Предохранительный клапан или клапан сброса давления ( КПД ) — это тип предохранительного клапана, используемый для контроля или ограничения давления в системе; в противном случае может возникнуть избыточное давление, что приведет к нарушению технологического процесса, отказу прибора или оборудования, взрыву или пожару.
Избыточное давление сбрасывается путем пропускания находящейся под давлением жидкости через вспомогательный проход из системы. Предохранительный клапан спроектирован или настроен на открытие при заданном установленном давлении для защиты сосудов под давлением и другого оборудования от воздействия давления, превышающего их проектные пределы. При превышении установленного давления предохранительный клапан становится « путем наименьшего сопротивления », поскольку клапан принудительно открывается, и часть жидкости отводится через вспомогательный маршрут.
В системах, содержащих легковоспламеняющиеся жидкости, отводимая жидкость (жидкость, газ или смесь жидкости и газа) либо повторно улавливается [1] системой улавливания паров с низким давлением и высоким расходом , либо направляется через систему трубопроводов, известную как факельный коллектор или выпускной коллектор , в центральный, приподнятый газовый факел , где она сжигается, выпуская в атмосферу открытые продукты сгорания . [2] В неопасных системах жидкость часто сбрасывается в атмосферу через подходящий выпускной трубопровод, спроектированный для предотвращения попадания дождевой воды, которая может повлиять на установленное давление подъема, и расположенный так, чтобы не создавать опасности для персонала.
По мере отвода жидкости давление внутри сосуда перестает расти. Как только оно достигает давления повторной посадки клапана, клапан закрывается. Продувка обычно указывается в процентах от установленного давления и относится к тому, насколько давление должно упасть, прежде чем клапан вернется в исходное положение. Продувка может варьироваться примерно в пределах 2–20%, а некоторые клапаны имеют регулируемые продувки.
В системах газа высокого давления рекомендуется, чтобы выход предохранительного клапана находился на открытом воздухе. В системах, где выход соединен с трубопроводом, открытие предохранительного клапана приведет к повышению давления в системе трубопровода ниже предохранительного клапана. Это часто означает, что предохранительный клапан не вернется в исходное положение после достижения установленного давления. Для этих систем часто используются так называемые «дифференциальные» предохранительные клапаны. Это означает, что давление действует только на область, которая намного меньше области открытия клапана. Если клапан открыт, давление должно значительно упасть, прежде чем клапан закроется, а также выходное давление клапана может легко удерживать клапан открытым. Другое соображение заключается в том, что если к системе выпускного трубопровода подключены другие предохранительные клапаны, они могут открыться по мере увеличения давления в системе выхлопных труб. Это может вызвать нежелательное срабатывание.
В некоторых случаях так называемый перепускной клапан действует как предохранительный клапан, поскольку используется для возврата всей или части жидкости, выбрасываемой насосом или газовым компрессором, обратно в резервуар для хранения или на вход насоса или газового компрессора. Это делается для защиты насоса или газового компрессора и любого связанного с ними оборудования от избыточного давления. Перепускной клапан и перепускной путь могут быть внутренними (неотъемлемая часть насоса или компрессора) или внешними (установлены как компонент в жидкостном пути). Многие пожарные машины имеют такие предохранительные клапаны для предотвращения избыточного давления пожарных шлангов .
В других случаях оборудование должно быть защищено от воздействия внутреннего вакуума (т. е. низкого давления), который ниже, чем может выдержать оборудование. В таких случаях вакуумные предохранительные клапаны используются для открытия при заданном пределе низкого давления и для впуска воздуха или инертного газа в оборудование для управления количеством вакуума.
В нефтеперерабатывающей , нефтехимической и химической промышленности , переработке природного газа и производстве электроэнергии термин предохранительный клапан ассоциируется с терминами клапан сброса давления ( PRV ), предохранительный клапан давления ( PSV ) и предохранительный клапан :
В большинстве стран отрасли промышленности законодательно обязаны защищать сосуды под давлением и другое оборудование с помощью предохранительных клапанов. Также в большинстве стран должны соблюдаться нормы проектирования оборудования, такие как нормы Американского общества инженеров-механиков (ASME), Американского института нефти (API) и других организаций, таких как ISO (ISO 4126), и эти нормы включают стандарты проектирования предохранительных клапанов. [3] [4]
Основными стандартами, законами или директивами являются:
Институт проектирования систем аварийного сброса [5] , созданный в 1977 году, был консорциумом из 29 компаний под эгидой Американского института инженеров-химиков (AIChE), который разрабатывал методы проектирования систем аварийного сброса для управления неконтролируемыми реакциями. Его целью была разработка технологии и методов, необходимых для определения размеров систем сброса давления для химических реакторов, особенно тех, в которых проводятся экзотермические реакции. Такие реакции включают в себя многие классы промышленно важных процессов, включая полимеризацию, нитрование, диазотирование, сульфирование, эпоксидирование, аминирование, этерификацию, нейтрализацию и многие другие. Системы сброса давления могут быть сложными в проектировании, не в последнюю очередь потому, что то, что выбрасывается, может быть газом/паром, жидкостью или смесью этих двух веществ — как в случае с банкой газированного напитка, когда ее внезапно открывают. Для химических реакций требуются обширные знания как опасностей химических реакций, так и потока жидкости.
DIERS исследовал динамику двухфазного пар-жидкостного начала/отрыва и гидродинамику систем аварийного сброса с помощью обширной экспериментальной и аналитической работы. [6] Особый интерес для DIERS представляли прогнозирование сброса двухфазного потока и применимость различных методов определения размеров для двухфазного пар-жидкостного потока мгновенного испарения. DIERS стала группой пользователей в 1985 году.
European DIERS Users' Group (EDUG) [7] — это группа, состоящая в основном из европейских промышленников, консультантов и ученых, которые используют технологию DIERS. EDUG была основана в конце 1980-х годов и проводит ежегодные встречи. Краткое изложение многих ключевых аспектов технологии DIERS было опубликовано в Великобритании HSE. [8]
Медиа, связанные с предохранительными клапанами на Wikimedia Commons