5.5.1. Каждый сосуд (полость комбинированного сосуда) должен быть снабжен предохранительными устройствами от повышения давления выше допустимого значения.
5.5.2. В качестве предохранительных устройств применяются:
пружинные предохранительные клапаны;
рычажно-грузовые предохранительные клапаны;
импульсные предохранительные устройства (ИПУ), состоящие из главного предохранительного клапана (ГПК) и управляющего импульсного клапана (ИПК) прямого действия;
предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (мембранные предохранительные устройства — МПУ);
другие устройства, применение которых согласовано с Госгортехнадзором России.
Установка рычажно-грузовых клапанов на передвижных сосудах не допускается.
5.5.3. Конструкция пружинного клапана должна исключать возможность затяжки пружины сверх установленной величины, а пружина должна быть защищена от недопустимого нагрева (охлаждения) и непосредственного воздействия рабочей среды, если она оказывает вредное действие на материал пружины.
5.5.4. Конструкция пружинного клапана должна предусматривать устройство для проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его во время работы.
Допускается установка предохранительных клапанов без приспособления для принудительного открывания, если последнее нежелательно по свойствам среды (взрывоопасная, горючая, 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007-76) или по условиям технологического процесса. В этом случае проверка срабатывания клапанов должна осуществляться на стендах.
5.5.5. Если рабочее давление сосуда равно или больше давления питающего источника и в сосуде исключена возможность повышения давления от химической реакции или обогрева, то установка на нем предохранительного клапана и манометра необязательна.
5.5.6. Сосуд, рассчитанный на давление меньше давления питающего его источника, должен иметь на подводящем трубопроводе автоматическое редуцирующее устройство с манометром и предохранительным устройством, установленными на стороне меньшего давления после редуцирующего устройства.
В случае установки обводной линии (байпаса) она также должна быть оснащена редуцирующим устройством.
5.5.7. Для группы сосудов, работающих при одном и том же давлении, допускается установка одного редуцирующего устройства с манометром и предохранительным клапаном на общем подводящем трубопроводе до первого ответвления к одному из сосудов.
В этом случае установка предохранительных устройств на самих сосудах необязательна, если в них исключена возможность повышения давления.
5.5.8. В случае, когда автоматическое редуцирующее устройство вследствие физических свойств рабочей среды не может надежно работать, допускается установка регулятора расхода. При этом должна предусматриваться защита от повышения давления.
5.5.9. Количество предохранительных клапанов, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны по расчету так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее расчетное более чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см 2 ) для сосудов с давлением до 0,3 МПа (3 кгс/см 2 ), на 15 % — для сосудов с давлением от 0,3 до 6,0 МПа (от 3 до 60 кгс/см 2 ) и на 10 % — для сосудов с давлением свыше 6,0 МПа (60 кгс/см 2 ).
При работающих предохранительных клапанах допускается превышение давления в сосуде не более чем на 25 % рабочего при условии, что это превышение предусмотрено проектом и отражено в паспорте сосуда.
5.5.10. Пропускная способность предохранительного клапана определяется в соответствии с НД.
5.5.11. Предохранительное устройство изготовителем должно поставляться с паспортом и инструкцией по эксплуатации.
В паспорте наряду с другими сведениями должен быть указан коэффициент расхода клапана для сжимаемых и несжимаемых сред, а также площадь, к которой он отнесен.
5.5.12. Предохранительные устройства должны устанавливаться на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду.
Присоединительные трубопроводы предохранительных устройств (подводящие, отводящие и дренажные) должны быть защищены от замерзания в них рабочей среды.
При установке на одном патрубке (трубопроводе) нескольких предохранительных устройств площадь поперечного сечения патрубка (трубопровода) должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения клапанов, установленных на нем.
При определении сечения присоединительных трубопроводов длиной более 1000 мм необходимо также учитывать величину их сопротивлений.
Отбор рабочей среды из патрубков (и на участках присоединительных трубопроводов от сосуда до клапанов), на которых установлены предохранительные устройства, не допускается.
5.5.13. Предохранительные устройства должны быть размещены в местах, доступных для их обслуживания.
5.5.14. Установка запорной арматуры между сосудом и предохранительным устройством, а также за ним не допускается.
5.5.15. Арматура перед (за) предохранительным устройством может быть установлена при условии монтажа двух предохранительных устройств и блокировки, исключающей возможность одновременного их отключения. В этом случае каждый из них должен иметь пропускную способность, предусмотренную п. 5.5.9 Правил.
При установке группы предохранительных устройств и арматуры перед (за) ними блокировка должна быть выполнена таким образом, чтобы при любом предусмотренном проектом варианте отключения клапанов остающиеся включенными предохранительные устройства имели суммарную пропускную способность, предусмотренную п. 5.5.9 Правил.
5.5.16. Отводящие трубопроводы предохранительных устройств и импульсные линии ИПУ в местах возможного скопления конденсата должны быть оборудованы дренажными устройствами для удаления конденсата.
Установка запорных органов или другой арматуры на дренажных трубопроводах не допускается. Среда, выходящая из предохранительных устройств и дренажей, должна отводиться в безопасное место.
Сбрасываемые токсичные, взрыво- и пожароопасные технологические среды должны направляться в закрытые системы для дальнейшей утилизации или в системы организованного сжигания.
Запрещается объединять сбросы, содержащие вещества, которые способны при смешивании образовывать взрывоопасные смеси или нестабильные соединения.
5.5.17. Мембранные предохранительные устройства устанавливаются:
вместо рычажно-грузовых и пружинных предохранительных клапанов, когда эти клапаны в рабочих условиях конкретной среды не могут быть применены вследствие их инерционности или других причин;
перед предохранительными клапанами в случаях, когда предохранительные клапаны не могут надежно работать вследствие вредного воздействия рабочей среды (коррозия, эрозия, полимеризация, кристаллизация, прикипание, примерзание) или возможных утечек через закрытый клапан взрыво- и пожароопасных, токсичных, экологически вредных и т.п. веществ. В этом случае должно быть предусмотрено устройство, позволяющее контролировать исправность мембраны;
параллельно с предохранительными клапанами для увеличения пропускной способности систем сброса давления;
на выходной стороне предохранительных клапанов для предотвращения вредного воздействия рабочих сред со стороны сбросной системы и для исключения влияния колебаний противодавления со стороны этой системы на точность срабатывания предохранительных клапанов.
Необходимость и место установки мембранных предохранительных устройств и их конструкцию определяет проектная организация.
5.5.18. Предохранительные мембраны должны быть маркированы, при этом маркировка не должна оказывать влияния на точность срабатывания мембран.
наименование (обозначение) или товарный знак изготовителя;
номер партии мембран;
минимальное и максимальное давление срабатывания мембран в партии при заданной температуре и при температуре 20 °С.
Маркировка должна наноситься по краевому кольцевому участку мембран либо мембраны должны быть снабжены прикрепленными к ним маркировочными хвостовиками (этикетками).
5.5.19. На каждую партию мембран должен быть паспорт, оформленный изготовителем.
наименование и адрес изготовителя;
номер партии мембран;
минимальное и максимальное давление срабатывания мембран в партии при заданной температуре и при температуре 20 °С;
количество мембран в партии;
наименование нормативного документа, в соответствии с которым изготовлены мембраны;
наименование организации, по техническому заданию (заказу) которой изготовлены мембраны;
гарантийные обязательства организации-изготовителя;
порядок допуска мембран к эксплуатации;
образец журнала эксплуатации мембран.
Паспорт должен быть подписан руководителем организации-изготовителя, подпись которого скрепляется печатью.
К паспорту должна быть приложена техническая документация на противовакуумные опоры, зажимающие и другие элементы, в сборе с которыми допускаются к эксплуатации мембраны данной партии. Техническая документация не прилагается в тех случаях, когда мембраны изготовлены применительно к уже имеющимся у потребителя узлам крепления.
5.5.20. Предохранительные мембраны должны устанавливаться только в предназначенные для них узлы крепления.
Работы по сборке, монтажу и эксплуатации мембран должны выполняться специально обученным персоналом.
5.5.21. Предохранительные мембраны зарубежного производства, изготовленные организациями, не подконтрольными Госгортехнадзору России, могут быть допущены к эксплуатации лишь при наличии специальных разрешений на применение таких мембран, выдаваемых Госгортехнадзором России в установленном им порядке.
5.5.22. Мембранные предохранительные устройства должны размещаться в местах, открытых и доступных для осмотра и монтажа-демонтажа, присоединительные трубопроводы должны быть защищены от замерзания в них рабочей среды, а устройства должны устанавливаться на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду.
5.5.23. При установке мембранного предохранительного устройства последовательно с предохранительным клапаном (перед клапаном или за ним) полость между мембраной и клапаном должна сообщаться отводной трубкой с сигнальным манометром (для контроля исправности мембран).
5.5.24. Допускается установка переключающего устройства перед мембранными предохранительными устройствами при наличии удвоенного числа мембранных устройств с обеспечением при этом защиты сосуда от превышения давления при любом положении переключающего устройства.
5.5.25. Порядок и сроки проверки исправности действия предохранительных устройств в зависимости от условий технологического процесса должны быть указаны в инструкции по эксплуатации предохранительных устройств, утвержденной владельцем сосуда в установленном порядке.
Результаты проверки исправности предохранительных устройств, сведения об их настройке записываются в сменный журнал работы сосудов лицами, выполняющими указанные операции.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Широкое применение в нефтяной и химической промышленности процессов, протекающих под высоким давлением, а также тенденция к дальнейшему его повышению, предъявляют высокие требования к безопасной работе с оборудованием, находящимся под этим давлением, тем более что используемые среды, как правило, взрыво- и пожароопасны, а также иногда и токсичны.
Для защиты сосудов аппаратов, емкостей, трубопроводов и другого технологического оборудования от разрушения при чрезмерном превышении давления чаще всего применяют предохранительные клапаны. Предохранительный клапан обеспечивает безопасную эксплуатацию оборудования в условиях повышенных давлений газа или жидкости. При повышении в системе давления выше допустимого предохранительный клапан автоматически открывается и сбрасывает необходимый избыток рабочей среды, тем самым предотвращая возможность аварии. После окончания сброса давление снижается до величины, меньшей начала срабатывания клапана, предохранительный клапан автоматически закрывается и остается закрытым до тех пор, пока в системе вновь не увеличится давление выше допустимого.
В зарубежной практике, кроме названия, »предохранительный клапан», часто встречаются названия »перепускной» и »предохранительно-перепускной» клапан.
Предохранительный клапан — автоматическое устройство для сброса давления, приводимое в действие статическим давлением, возникающим перед клапаном, и отличающееся быстром полным подъемом золотника за счет динамического действия выходящей из сопла струи сбрасываемой среды. Предохранительные клапаны используют для газов и паров.
Перепускной клапан — автоматическое устройство для сброса давления, приводимое в действие статическим давлением, возникающим перед клапаном, и отличающееся постепенным подъемом золотника пропорционально увеличению давления сверх давления открывания. Перепускные клапаны используют, главным образом, для жидкостей.
Предохранительно-перепускной клапан — автоматическое устройство, которое можно использовать в качестве либо предохранительного, либо перепускного клапана в зависимости от вида применения. Эти клапаны, как правило, на газах работают как предохранительные, а на жидкостях — как перепускные.
Основные требования к предохранительным клапанам стандартизированы и соблюдаются в законодательном порядке.
»Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» определяют область обязательного применения предохранительных клапанов и требования- к ним, а также основные правила их установки и обслуживания.
Основные положения этих правил следующие.
Технологическое давление в сосуде (аппарате, трубопроводе и т. п.) — максимально избыточное давление, которое может возникнуть при нормальном режиме процесса.
Расчетное (рабочее) давление сосуда — давление, на которое рассчитаны стенки корпуса или узлов сосуда. Величина расчетного давления должна превышать технологическое давление в аппарате, чтобы исключить нежелательное срабатывание предохранительных клапанов.
Максимально допустимое рабочее давление — давление, превышение которого недопустимо из соображений безопасности. Это давление зависит от материала, его толщины и условий эксплуатации, положенных в основу расчета.
Установочное давление (давление срабатывания) — давление, при котором открывается предохранительный клапан.
Продув или гистерезис — разность между давлением срабатывания и давлением закрытия клапана, выражаемая в процентах от давления срабатывания.
Подъем — перемещение золотника клапана при его срабатывании. Как правило, выражается отношением высоты подъема золотника к диаметру сопла.
Статическое противодавление — давление в выкидной трубе или коллекторе при закрытом клапане.
Динамическое противодавление — давление в выкидной трубе или коллекторе при сбросе из предохранительного клапана.
Пример соотношения между вышеприведенными давлениями приведен на рисунке 1зк.
Основной характеристикой предохранительных клапанов является их пропускная способность, определяемая количеством сбрасываемой жидкости в единицу времени при открытом клапане.
І –технологическое;ІІ–рабочее и установочное;ІІІ-максимально допустимое;ІV — давление закрытия
Рисунок 1зк – Соотношение между различными давлениями
Правила Госгортехнадзора требуют, чтобы пропускная способность предохранительных клапанов, установленных на сосуде, должна быть рассчитана таким образом, чтобы при открытом клапане давление в сосуде не могло превысить значения, указанные в таблице 1зк.
Таблица 1зк — Допустимое превышение рабочего давления в сосудах и аппаратах
Рабочее давление, кгс/см 2
Превышение этих пределов избыточного давления при открытом предохранительном клапане свидетельствует о неправильном расчете его пропускной способности.
При определении необходимой пропускной способности предохранительных клапанов для обеспечения безопасности эксплуатации сосудов и аппаратов следует руководствоваться следующими правилами. Для воздуха площадь сечения одного или нескольких клапанов должна быть такой, чтобы она могла пропустить все количество воздуха, подаваемого компрессором или другими источниками
Площадь сечения клапанов должна быть достаточной для пропуска наибольшего количества паров или газа, которые могут образоваться в сосуде или поступать в него.
Общие требования к предохранительным клапанам следующие:
— автоматическое и безотказное срабатывание клапана при заданном давлении;
— пропуск такого количества среды при открытом положении клапана, чтобы давление в сосуде не превысило установленные пределы;
— автоматическое и безотказное закрытие клапана при давлении, не нарушающем технологический процесс в защищаемой системе;
— сохранение необходимой герметичности затвора клапана в закрытом состоянии даже после неоднократных сбросов среды.
Однако необходимо учитывать, что безотказность открытия предохранительных клапанов и их необходимая пропускная способность — основные требования, которым должны быть подчинены все остальные. Предохранительный клапан должен сработать при определенном предварительно рассчитанном давлении и оставаться полностью открытым (без колебания запорного органа), чтобы пропустить среду в таком количестве, при котором давление в системе в дальнейшем не будет повышаться. Установочное давление должно быть практически постоянным при неоднократных сбросах. В Правилах Госгортехнадзора допустимое отклонение от установочного давления при многократных срабатываниях не регламентируется, однако в технических условиях на полноподемные пружинные предохранительные клапаны для нефтяной промышленности отклонение давления срабатывания может быть ±0,5%.
Малая величина продува предохранительного клапана является положительным качеством, так как при запаздывании закрытия клапана давление в системе может упасть ниже предела, при котором возможно нормальное течение технологического процесса. Это недопустимо, так как не всегда срабатывание клапана вызывается причинами, требующими остановки системы и ее ремонта. Иногда клапан срабатывает из-за случайных причин, например неправильного управления технологическим процессом. Кроме того, недостаточно быстрое закрытие клапана не в состоянии прервать пленку протекающей между уплотнительными поверхностями затвора среды. При этом герметичность затвора при рабочем давлении не восстанавливается и происходит постоянное дросселирование среды через уплотнение, что приводит к эрозии Уплотнительных поверхностей и выходу клапана из строя.
Назначение предохранительных клапанов и основные определения.
Задачей предохранительных клапанов является предохранение устройств, находящихся под давлением, от слишком высокого подъема давления выше предельного показателя.
Механизм этого действия работает следующим образом:
По достижении давления начала открытия клапан должен начать открываться;
При дальнейшем росте давления он должен перенять поток среды и стабильно его выводить;
После снижения давления в системе он должен снова герметично закрыться.
В предохранительных клапанах непосредственного действия, процесс открытия и закрытия происходит исключительно под влиянием силы, вызываемой рабочим фактором, а также противодействующей силой предохранительного механизма, которым является пружина.
Процесс изменения давления в устройстве, оснащенном предохранительным клапаном непосредственного действия, во временной функции представлен следующим графиком:
Под рабочими параметрами предохранительного клапана следует понимать:
p0 – давление, при котором наступает начало открытия клапана безопасности (начальное давление срабатывания);
p1 – давление, вызывающее максимальный шаг тарелки клапана (давление сброса);
b1 – процентный прирост начального давления срабатывания перед предохранительным устройством, необходимый для достижения полного шага и тем самым максимальной пропускной способности;
b2 – процентное падение начального давления срабатывания перед предохранительным устройством, необходимое для герметичного закрытия;
pr – рабочее давление предохраняемого устройства (давление нормальной работы устройства).
Диапазон работы предохранительного клапана находится между давлением, допустимым для предохраняемого устройства (Pmax), и максимальным давлением, которое может быть в устройстве после срабатывания предохранительного клапана (1,1 Pmax). Рабочее давление механизма (Pr), которое ниже допустимого давления (Pmax), позволяет свободно регулировать давление в механизме в диапазоне Pr -Pmax, без срабатывания предохранительного клапана.
Правильно подобранное предохранительное устройство должно соответствовать двум следующим основным условиям:
• должно успешно предохранять механизм, находящийся под давлением, от подъема давления выше значения, превышающего его допустимое значение максимально на 10%
• не должно своим срабатыванием мешать правильной эксплуатации механизма, находящегося под давлением.
Выполнение этих задач требует от проектировщика соответствующей регулировки и подготовки диапазонов рабочих давлений предохраняющего устройства в соответствии с зонами давлений, необходимых для предохраняемого устройства, находящегося под давлением.
Общие указания при определении значения начального давления срабатывания предохранительного клапана.
В случае малых сечений гнезда клапана (d0 3 )
* — значения взять соответственно выбранному типу клапана.
Для других сред (пар, газ и т.д.) расчет предохранительных клапанов ведется техническими специалистами фирмы «НЕМЕН».