Альтернативные устройства защиты оборудования и терминология

Объясняются другие способы сброса избыточного давления, а также приводится полезный раздел с терминологией.

#Альтернативные устройства защиты оборудования и терминология

Хотя предохранительные клапаны являются наиболее распространёнными устройствами защиты оборудования в паровых системах, существует ещё несколько видов устройств для защиты оборудования от избыточного давления. Некоторые из них могут применяться вместо предохранительного клапана, однако большинство имеет собственные специализированные области применения. Более того, отдельные устройства, например разрывные мембраны, могут использоваться совместно с предохранительным клапаном.

• Грузовая тарелка - Это простейшее устройство защиты от избыточного давления; его применяют на резервуарах и конденсаторах низкого давления для сброса избыточного давления, вакуума или того и другого. На верхнюю часть тарелки устанавливается груз, удерживающий её закрытой до тех пор, пока давление, действующее на нижнюю сторону тарелки, не сравняется с весом груза. Из-за большой массы, необходимой для удержания тарелки в закрытом положении, такие клапаны предназначены для низких давлений ниже 0.1 bar. При более высоких давлениях настройки необходимый груз был бы чрезмерно большим и опасным, если при открытии клапана возникнут колебания тарелки.
• Рычажно-грузовой предохранительный клапан - Хотя такие клапаны в значительной степени были вытеснены пружинными предохранительными клапанами, их всё ещё иногда применяют на установках низкого давления. Закрывающее усилие создаётся грузом, а не пружиной. Поскольку это усилие обеспечивается грузом, оно остаётся постоянным, и при достижении давления настройки предохранительный клапан открывается полностью.
• Предохранительный клапан с дополнительной нагрузкой - Такой клапан представляет собой обычный предохранительный клапан с дополнительным герметизирующим усилием, которое снимается при достижении давления настройки. Одним из основных вопросов при использовании такого устройства является обеспечение надёжного снятия этой нагрузки при достижении давления настройки. Стандарт EN ISO 4126 требует, чтобы даже в случае отказа механизма снятия нагрузки клапан достигал своей сертифицированной пропускной способности не позднее чем при 115% давления настройки. Предохранительные клапаны с дополнительной нагрузкой обычно применяют только там, где недопустима любая утечка рабочей среды ниже давления настройки, либо в системах очень высокого давления, где иначе трудно обеспечить плотное закрытие.
• Управляемые системы сброса давления безопасности (CSPRS) - Это электрические или электропневматические системы, которые не являются самодействующими. При обнаружении ситуации избыточного давления управляющее устройство предпринимает действия для её устранения.

#Устройства сброса давления без повторного закрытия

Устройства без повторного закрытия рассчитаны на то, чтобы после срабатывания оставаться открытыми. Обычно предусматривается ручной способ возврата в исходное состояние.

• Разрывные мембраны или разрывные диски - Это эластомерная мембрана или тонкий металлический диск, который разрушается при заданном давлении, снимая избыточное давление. Хотя они могут применяться самостоятельно, во многих случаях их используют совместно с предохранительным клапаном. Разрывной диск может быть установлен как на входной, так и на выходной стороне предохранительного клапана. При установке на входе он изолирует рабочую среду от предохранительного клапана. При возникновении избыточного давления разрывной диск разрушается, позволяя среде поступить в предохранительный клапан, который затем откроется. Такая схема применяется для защиты внутренних частей предохранительного клапана от коррозионно-активных сред. Альтернативно, если предохранительный клапан сбрасывает среду в коллектор, содержащий коррозионно-активную среду, разрывной диск может быть установлен на выходе клапана, предотвращая контакт среды из коллектора с внутренними элементами предохранительного клапана при нормальной работе. Разрывные диски также могут устанавливаться рядом с предохранительным клапаном как вторичное устройство сброса. Разрывные диски герметичны и недороги, однако после каждого срабатывания подлежат замене. Большинство таких установок оснащается устройством индикации разрушения диска и необходимости его замены. Обычно для этого используют манометр (см. Figure 9.6.3b). Взрывные панели или взрывные разрывные диски аналогичны обычным разрывным дискам, но рассчитаны на более высокую скорость нарастания давления и большую пропускную способность.
• Плавкие пробки - Состоят из пробки с температурой плавления ниже максимально допустимой рабочей температуры защищаемой системы. На старых паровозах такие устройства использовались для сброса котловой воды на топку при перегреве.
• Срезные или ломкие штифтовые устройства - Устройство со срезным штифтом представляет собой устройство сброса давления без повторного закрытия, срабатывающее от статического давления на входе и работающее за счёт разрушения несущей части штифта, поддерживающего элемент, удерживающий давление. Усилие избыточного давления вызывает потерю устойчивости штифта и открытие клапана. После снятия давления клапан можно вернуть в седло и установить новый штифт. Такие устройства обычно используют в установках низкого давления и крупных газораспределительных системах. Их применение в технологических процессах ограничено.

#Терминология

Приведённые ниже определения взяты из DIN 3320, однако следует учитывать, что многие используемые термины и соответствующие определения являются универсальными и встречаются во многих других стандартах. Если широко применяемые термины не определены в DIN 3320, в качестве справочного источника использован ASME/ANSI PTC25.3. Этот перечень не является исчерпывающим и предназначен только как руководство; его не следует использовать вместо действующего актуального стандарта: Рабочее давление (working pressure) - манометрическое давление, существующее в системе, подлежащей защите, при нормальных рабочих условиях. Давление настройки - манометрическое давление, при котором прямодействующий предохранительный клапан при рабочих условиях начинает открываться. Испытательное давление - манометрическое давление, при котором прямодействующий предохранительный клапан начинает открываться на испытательном стенде (при атмосферном противодавлении). Давление открытия - манометрическое давление, при котором подъём достаточен для обеспечения заданной пропускной способности. Оно равно давлению настройки плюс разность давлений открытия. Давление посадки - манометрическое давление, при котором прямодействующий предохранительный клапан снова закрывается. Нарастающее противодавление - манометрическое давление, создаваемое на выходной стороне клапана во время сброса. Наложенное противодавление - манометрическое давление на выходной стороне закрытого клапана. Противодавление - манометрическое давление, возникающее на выходной стороне во время сброса (нарастающее противодавление + наложенное противодавление). Аккумуляция давления - повышение давления сверх максимально допустимого рабочего манометрического давления защищаемой системы. Разность давлений открытия - повышение давления сверх давления настройки, необходимое для достижения подъёма, достаточного для обеспечения заданной пропускной способности. Разность давлений посадки - разница между давлением настройки и давлением посадки. Функциональная разность давлений - сумма разности давлений открытия и разности давлений посадки. Эксплуатационная разность давлений - разность между давлением настройки и рабочим давлением. Подъём - перемещение тарелки от закрытого положения. Начало подъёма (открытия) - первое измеряемое перемещение тарелки или появление слышимого шума сброса. Проходное сечение - площадь поперечного сечения до или после седла корпуса, рассчитанная по минимальному диаметру и используемая для расчёта пропускной способности без вычета препятствий. Проходной диаметр - минимальный геометрический диаметр до или после седла корпуса. Номинальный размер предохранительного клапана - номинальный размер входного патрубка. Теоретическая пропускная способность - расчётный массовый расход через отверстие с площадью поперечного сечения, равной проходному сечению предохранительного клапана, без учёта потерь потока в клапане. Фактическая пропускная способность - пропускная способность, определённая измерением. Сертифицированная пропускная способность - фактическая пропускная способность, уменьшенная на 10%. Коэффициент расхода - отношение фактической пропускной способности к теоретической. Сертифицированный коэффициент расхода - коэффициент расхода, уменьшенный на 10% (также известен как пониженный коэффициент расхода). Следующие термины не определены в DIN 3320 и взяты из ASME/ANSI PTC25.3: Blowdown (разность давлений посадки) - разница между фактическим давлением полного открытия и фактическим давлением посадки, обычно выражаемая в процентах от давления настройки или в единицах давления. Cold differential test pressure - давление, при котором клапан настраивается на испытательном стенде с использованием испытательной среды при температуре окружающей среды. Это испытательное давление включает поправки на условия эксплуатации, например противодавление или высокую температуру. Flow rating pressure - статическое давление на входе, при котором измеряется сбросная способность устройства сброса давления. Leak test pressure - заданное статическое давление на входе, при котором выполняется количественное испытание на герметичность седла по стандартной методике. Measured relieving capacity - сбросная способность устройства сброса давления, измеренная при flow rating pressure. Rated relieving capacity - часть измеренной сбросной способности, которую применимый кодекс или норматив разрешает использовать как основу для выбора устройства сброса давления. Overpressure - повышение давления сверх давления настройки предохранительного клапана, обычно выражаемое в процентах от давления настройки. Popping pressure - значение растущего статического давления на входе предохранительного клапана, при котором наблюдается измеряемый подъём или непрерывный сброс, определяемый визуально, на ощупь или на слух. Relieving pressure - давление настройки плюс overpressure. Simmer - зона давления между давлением настройки и popping pressure. Maximum operating pressure - максимальное ожидаемое давление при эксплуатации системы. Maximum allowable working pressure (MAWP) - максимально допустимое манометрическое давление в верхней части полностью изготовленного сосуда в рабочем положении при заданной температуре. Maximum allowable accumulated pressure (MAAP) - максимально допустимое рабочее давление плюс допустимая аккумуляция давления, установленная в соответствии с применимыми кодексами для рабочих или пожарных аварийных режимов.