Клапан отключения (также называемый SDV или аварийным клапаном отключения , ESV , ESD или ESDV ; или предохранительным запорным клапаном ) — это приводной клапан, предназначенный для остановки потока опасной жидкости при обнаружении опасного события. Это обеспечивает защиту от возможного вреда людям, оборудованию или окружающей среде. Клапаны отключения являются частью системы безопасности . Процесс обеспечения автоматизированной защиты безопасности при обнаружении опасного события называется функциональной безопасностью .
Клапаны отключения в первую очередь связаны с нефтяной промышленностью , хотя и другие отрасли могут также требовать этот тип системы защиты. Клапаны ESD требуются законом для любого оборудования, размещенного на морской буровой установке, чтобы предотвратить катастрофические события, такие как взрыв BP Horizon в Мексиканском заливе в 2010 году.
Предохранительный запорный клапан должен быть отказоустойчивым , то есть закрываться при выходе из строя любого элемента входной системы управления (например, регуляторов температуры, регуляторов давления пара), давления воздуха , давления топлива, тока от датчика пламени или тока от других предохранительных устройств, таких как отсечка низкого давления воды и отсечка высокого давления.
Продувочный клапан ( BDV ) — это тип запорного клапана, предназначенного для сброса давления в сосуде под давлением путем направления пара в факел , вентиляционную трубу или продувочную трубу в аварийной ситуации. BDV переходят в открытое положение при отказе системы управления. [1] Тип клапана, тип приведения в действие и измерение производительности аналогичны клапану ESD.
Для жидкостей шаровые краны с металлическим седлом используются в качестве запорных клапанов (SDV). Использование шаровых кранов с металлическим седлом приводит к общему снижению затрат, если принять во внимание потери производства и запасов , а также затраты на ремонт крана, возникающие в результате использования шаровых кранов с мягким седлом, которые имеют более низкую начальную стоимость.
Прямоточные клапаны, такие как поворотные шаровые краны, обычно являются клапанами с высоким восстановлением. Высоковосстанавливающиеся клапаны — это клапаны, которые теряют мало энергии из-за небольшой турбулентности потока . Пути потока являются прямыми. Поворотные регулирующие клапаны, дроссельные клапаны и шаровые краны являются хорошими примерами.
Для отключения воздухозаборника обычно используются два различных типа, а именно дроссельные клапаны и поворотные затворы или гильотинные клапаны. Поскольку дизельные двигатели воспламеняют топливо с помощью сжатия вместо электронного зажигания, отключение источника топлива для дизельного двигателя не обязательно остановит работу двигателя. Когда в атмосфере присутствует внешний углеводород, такой как метановый газ, он может быть втянут в дизельный двигатель, вызывая превышение скорости или превышение оборотов , что потенциально может привести к катастрофическому отказу и взрыву. При срабатывании клапаны ESD останавливают поток воздуха и предотвращают эти отказы.
Поскольку запорные клапаны являются частью SIS, необходимо управлять клапаном с помощью привода. Эти приводы обычно являются отказоустойчивыми гидравлическими приводами. Типичные примеры:
Помимо типа жидкости, приводы также различаются по способу хранения энергии для управления клапаном по требованию, а именно:
Тип требуемого приведения в действие зависит от области применения, возможностей объекта, а также доступного физического пространства, хотя большинство приводов, используемых для запорных клапанов, относятся к типу приводов с пружинным возвратом из-за отказоустойчивости систем с пружинным возвратом.
В предохранительном запорном клапане с соленоидным управлением пружинное действие мгновенно закрывает клапан, когда электрический ток пропадает и соленоид перестает быть под напряжением. Цепь соленоида, как правило, устроена таким образом, что она разрывается при отказе любого элемента системы. Этот клапан не может быть повторно открыт, пока соленоид снова не будет под напряжением. Катушка соленоида клапана должна быть соединена последовательно со всеми элементами. Для этого давление топлива, воздуха и пара может быть преобразовано в электрические сигналы с помощью сильфона , трубки Бурдона или ртутного переключателя с диафрагменным управлением .
Однако внезапное закрытие клапана в системе трубопроводов может привести к гидравлическому удару или взрыву, поэтому в особых случаях к запорному клапану могут быть подключены дополнительные элементы, такие как клапан сброса давления или аэрационный клапан.
Для запорных клапанов, используемых в системах безопасности, важно знать, что клапан способен обеспечить требуемый уровень безопасности и что клапан будет работать по требованию. Требуемый уровень производительности диктуется Спецификацией требований безопасности, где в конечном итоге указывается Уровень полноты безопасности (SIL). Для поддержания требуемого уровня производительности в течение срока службы клапана необходимо выполнить предписание Руководства по техническому обслуживанию безопасности: одним из возможных требований является испытание клапана. Среди других 2 типов методов испытаний:
Стандарт производительности ESDV может включать спецификацию и тестирование времени закрытия (например, закрытие менее чем за 10 секунд), а также спецификацию и измерение приемлемой скорости утечки жидкости через закрытый клапан. [2]