Široké používání procesů probíhajících pod vysokým tlakem v ropném a chemickém průmyslu, stejně jako tendence k jeho dalšímu zvyšování, kladou vysoké nároky na bezpečnou práci se zařízeními pod tímto tlakem, zejména proto, že používaná média jsou obvykle výbušná a nebezpečná požáru, a někdy také toxické.

K ochraně nádob aparátů, nádrží, potrubí a dalších technologických zařízení před zničením vlivem nadměrného tlaku se nejčastěji používají pojistné ventily. Pojistný ventil zajišťuje bezpečný provoz zařízení v podmínkách vysokého tlaku plynu nebo kapaliny. Při zvýšení tlaku v systému nad přípustnou úroveň se pojistný ventil automaticky otevře a vypustí požadované přebytečné pracovní médium, čímž se zabrání možnosti havárie. Po ukončení odpouštění tlak klesne na hodnotu menší, než když ventil začne pracovat, pojistný ventil se automaticky uzavře a zůstane uzavřen, dokud se tlak v systému opět nezvýší nad přípustnou úroveň.

V zahraniční praxi se kromě názvu „bezpečnostní ventil“ často vyskytují názvy „obtokový“ a „bezpečnostní obtokový“ ventil.

Pojistný ventil je automatické přetlakové zařízení, ovládané statickým tlakem vznikajícím před ventilem a vyznačující se rychlým plným zvednutím cívky v důsledku dynamického působení paprsku uvolněného média vystupujícího z trysky. Pro plyny a páry se používají pojistné ventily.

Pojistný ventil je automatické zařízení pro odlehčení tlaku, které je ovládáno statickým tlakem před ventilem a vyznačuje se postupným zvedáním šoupátka v poměru ke zvýšení tlaku nad otevírací tlak. Obtokové ventily se používají především pro kapaliny.

Bezpečnostní pojistný ventil je automatické zařízení, které lze v závislosti na aplikaci použít buď jako pojistný ventil, nebo jako pojistný ventil. Tyto ventily zpravidla fungují jako pojistné ventily pro plyny a jako obtokové ventily pro kapaliny.

Základní požadavky na pojistné ventily jsou standardizovány a dodržovány zákonem.

„Pravidla pro konstrukci a bezpečný provoz tlakových nádob“ určují rozsah povinného používání pojistných ventilů a požadavky na ně, jakož i základní pravidla pro jejich instalaci a údržbu.

Hlavní ustanovení těchto pravidel jsou následující.

Procesní tlak v nádobě (přístroj, potrubí atd.) – maximální přetlak, který může vzniknout za normálních podmínek procesu.

Návrhový (pracovní) tlak nádoba – tlak, na který jsou stěny tělesa nádoby nebo součásti navrženy. Návrhový tlak musí převyšovat procesní tlak v zařízení, aby se zabránilo nežádoucí činnosti pojistných ventilů.

Maximální povolený pracovní tlak – tlak, jehož překročení je z bezpečnostních důvodů nepřípustné. Tento tlak závisí na materiálu, jeho tloušťce a provozních podmínkách použitých jako základ pro výpočet.

Nastavit tlak (nastavený tlak) – tlak, při kterém se otevře pojistný ventil.

ČTĚTE VÍCE
Jak důležitá je rychlost proudění vzduchu v místnosti?

Foukání nebo hystereze – rozdíl mezi ovládacím tlakem a uzavíracím tlakem ventilu, vyjádřený jako procento ovládacího tlaku.

Vzrůst – pohyb šoupátka ventilu při jeho aktivaci. Zpravidla se vyjadřuje jako poměr výšky zdvihu cívky k průměru trysky.

Statický protitlak – tlak ve výtlačném potrubí nebo sběrném potrubí při zavřeném ventilu.

Dynamický protitlak – tlak ve výtlačném potrubí nebo rozdělovači při vypouštění z pojistného ventilu.

Příklad vztahu mezi výše uvedenými tlaky je na obrázku 1.

Hlavní charakteristikou pojistných ventilů je jejich průchodnost, určená množstvím kapaliny vypuštěné za jednotku času, když je ventil otevřený.

I – technologický, II – provoz a instalace, III – maximální přípustný, IV – uzavírací tlak

Obrázek 1з – Vztah mezi různými tlaky

Pravidla Gosgortekhnadzoru vyžadují, aby kapacita pojistných ventilů nainstalovaných na nádobě byla navržena tak, aby při otevřeném ventilu tlak v nádobě nemohl překročit hodnoty uvedené v tabulce 1k.

Tabulka 1зк – Přípustné překročení provozního tlaku v nádobách a přístrojích

Pracovní tlak, kgf/cm 2

Překročení těchto mezí přetlaku při otevřeném pojistném ventilu znamená nesprávný výpočet jeho kapacity.

Při určování požadované kapacity pojistných ventilů pro zajištění bezpečného provozu nádob a přístrojů je třeba dodržovat následující pravidla. U vzduchu musí být průřez jednoho nebo více ventilů takový, aby mohl projít celým množstvím vzduchu dodávaného kompresorem nebo jinými zdroji

Plocha průřezu ventilů musí být dostatečná, aby umožnila průchod největšího množství páry nebo plynu, které se může vytvořit v nádobě nebo do ní vstoupit.

Obecné požadavky na pojistné ventily jsou následující:

– automatický a bezproblémový provoz ventilu při daném tlaku;

– průchod takového množství média při otevřeném ventilu, aby tlak v nádobě nepřekročil stanovené limity;

– automatické a bezproblémové uzavření ventilu při tlaku, který nenarušuje technologický proces v chráněném systému;

– udržení požadované těsnosti uzávěru ventilu v uzavřeném stavu i po opakovaném vypouštění média.

Je však třeba vzít v úvahu, že bezporuchové otevírání pojistných ventilů a jejich požadovaná průchodnost jsou základními požadavky, kterým musí podléhat všechny ostatní. Pojistný ventil musí pracovat při určitém předem vypočítaném tlaku a zůstat zcela otevřený (bez kmitání uzavíracího prvku), aby umožnil průtok média v takovém množství, aby se tlak v systému dále nezvyšoval. Nastavený tlak by měl být při opakovaném uvolnění prakticky konstantní. Pravidla Gosgortekhnadzor neupravují povolenou odchylku od nastaveného tlaku při vícenásobné aktivaci, nicméně v technických specifikacích pro pojistné ventily s plným zdvihem pro ropný průmysl může být odchylka reakčního tlaku ±0,5 %.

ČTĚTE VÍCE
Jaký typ podlahového vytápění je optimální pro použití s ​​porcelánovými dlaždicemi?

Malé množství propláchnutí pojistného ventilu je pozitivní vlastností, protože při opožděném uzavření ventilu může tlak v systému klesnout pod hranici, při které je možný normální průtok technologického procesu. To je nepřijatelné, protože činnost ventilu není vždy způsobena důvody, které vyžadují zastavení systému a jeho opravu. Někdy se ventil vypne z náhodných důvodů, jako je nesprávné řízení procesu. Nedostatečně rychlé uzavření ventilu navíc není schopno přerušit film média proudícího mezi těsnicími plochami ventilu. V tomto případě není obnovena těsnost ventilu při provozním tlaku a dochází k neustálému škrcení média přes těsnění, což vede k erozi těsnících ploch a selhání ventilu.

GOST 12.2.085-82

STÁTNÍ NORMA SSSR

SYSTÉM STANDARDŮ BEZPEČNOSTI PRÁCE

Tlakové nádoby.

Bezpečnostní ventily.

Bezpečnostní požadavky.

Systém norem bezpečnosti práce.

Nádoby pracující pod tlakem. Bezpečnostní ventily.

Datum zavedení od 1983-07-01

SCHVÁLENO A VSTUPNO V ÚČINNOST usnesením Státního výboru pro normy SSSR ze dne 30. prosince 1982 č. 5310

REPUBLIKACE. září 1985

Tato norma platí pro pojistné ventily instalované na nádobách pracujících pod tlakem nad 0,07 MPa (0,7 kgf/cm).

Výpočet kapacity pojistných ventilů je uveden v povinné příloze 1.

Vysvětlení termínů používaných v této normě jsou uvedena v referenčním dodatku 8.

Norma plně vyhovuje ST SEV 3085-81.

1. Obecné požadavky

1.1. Kapacita pojistných ventilů a jejich počet by měly být zvoleny tak, aby v nádobě nevznikl tlak, který by převyšoval provozní přetlak o více než 0,05 MPa (0,5 kgf/cm) při přetlaku v nádobě do 0,3 MPa (3 kgf/cm) včetně, o 15 % – při přetlaku v nádobě do 6,0 MPa (60 kgf/cm10) včetně a o 6,0 % – při přetlaku v nádobě nad 60 ​​MPa (XNUMX kgf/cmXNUMX) cm).

1.2. Nastavovací tlak pojistných ventilů se musí rovnat provoznímu tlaku v nádobě nebo jej překročit, nejvýše však o 25 %.

1.3. Zvýšení přetlaku nad pracovníkem podle odstavců. 1.1. a 1.2. je třeba vzít v úvahu při výpočtu pevnosti podle GOST 14249-80.

1.4. Provedení a materiál prvků pojistného ventilu a jejich pomocných zařízení je třeba volit v závislosti na vlastnostech a provozních parametrech média.

1.5. Pojistné ventily a jejich pomocná zařízení musí vyhovovat „Pravidlům pro konstrukci a bezpečný provoz tlakových nádob“ schváleným Výborem státního technického dozoru SSSR.

1.6. Všechny pojistné ventily a jejich pomocná zařízení musí být chráněna před svévolnými změnami v jejich nastavení.

1.7. Pojistné ventily by měly být umístěny na místech přístupných pro kontrolu.

ČTĚTE VÍCE
Co je výhodnější: plynový ohřívač vody nebo elektrický ohřívač vody?

1.8. Na pevně instalovaných nádobách, u kterých je z důvodu provozních podmínek nutné uzavřít pojistný ventil, je nutné mezi pojistný ventil a nádobu instalovat třícestný přepínací ventil nebo jiná spínací zařízení, pokud v jakékoli poloze uzavíracího prvku spínacího zařízení budou oba nebo jeden z pojistných ventilů připojeny k ventilům nádob V tomto případě musí být každý pojistný ventil navržen tak, aby v nádobě nevznikl tlak, který by překračoval provozní tlak o hodnotu uvedenou v bodě 1.1.

1.9. Pracovní médium opouštějící pojistný ventil by mělo být odvezeno na bezpečné místo.

1.10. Při výpočtu kapacity ventilu je třeba vzít v úvahu protitlak za ventilem.

1.11. Při určování kapacity pojistných ventilů je třeba vzít v úvahu odpor tlumiče hluku. Jeho instalace by neměla narušovat normální provoz pojistných ventilů.

1.12. V prostoru mezi pojistným ventilem a tlumičem hluku musí být instalována armatura pro instalaci zařízení na měření tlaku.

2. Požadavky na bezpečnostní zařízení

přímočinné ventily

2.1. Na stacionárních nádobách musí být instalovány pákové pojistné ventily.

2.2. Konstrukce závaží a pružinového ventilu musí poskytovat zařízení pro kontrolu správné funkce ventilu v provozním stavu nucením k otevření během provozu nádoby. Možnost násilného otevření musí být zajištěna při tlaku rovném 80 % otevření. Je povoleno instalovat pojistné ventily bez zařízení pro nucené otevírání, pokud je to nepřijatelné vzhledem k vlastnostem média (jedovaté, výbušné apod.) nebo k podmínkám technologického procesu. V tomto případě by měly být pojistné ventily pravidelně kontrolovány ve lhůtách stanovených technologickými předpisy, nejméně však jednou za 6 měsíců, pokud je vyloučena možnost zamrznutí, slepení polymerace nebo ucpání ventilu pracovním médiem.

2.3. Pružiny pojistného ventilu musí být chráněny před nepřípustným zahřátím (ochlazením) a přímým vystavením pracovnímu prostředí, pokud má škodlivý vliv na materiál pružiny. Při úplném otevření ventilu musí být vyloučena možnost vzájemného kontaktu závitů pružin.

2.4. Hmotnost břemene a délka páky pojistného ventilu páka-závaží by měla být zvolena tak, aby břemeno bylo na konci páky. Poměr ramen páky by neměl překročit 10:1. Při použití závěsného závaží musí být jeho spojení trvalé. Hmotnost břemene nesmí přesáhnout 60 kg a musí být vyznačena (vyražena nebo odlita) na povrchu břemene.

2.5. V tělese pojistného ventilu a ve vstupním a výstupním potrubí musí být možné odvádět kondenzát z míst, kde se hromadí.

3. Požadavky na pojistné ventily,

ovládané pomocnými zařízeními

3.1. Pojistné ventily a jejich pomocná zařízení musí být konstruována tak, aby v případě poruchy některého ovládacího nebo regulačního prvku, nebo přerušení dodávky elektrické energie byla zachována funkce ochrany nádoby před přetlakem redundancí nebo jinými opatřeními. Konstrukce ventilů musí splňovat požadavky odstavců. 2.3 a 2.5.

ČTĚTE VÍCE
Co je to houpací křeslo Glider?

3.2. Pojistný ventil musí být navržen tak, aby jej bylo možné ovládat ručně nebo dálkově.

3.3. Elektricky ovládané pojistné ventily musí být vybaveny dvěma na sobě nezávislými zdroji energie. V elektrických obvodech, kde ztráta pomocného napájení způsobí impuls k otevření ventilu, je povoleno jediné napájení.

3.4. Konstrukce pojistného ventilu musí vyloučit možnost nepřijatelných otřesů při otevírání a zavírání.

3.5. Pokud je ovládacím prvkem pulzní ventil, pak musí být jmenovitý průměr tohoto ventilu minimálně 15 mm. Vnitřní průměr impulsního vedení (vstup a výstup) musí být nejméně 20 mm a ne menší než průměr výstupní armatury impulsního ventilu. Impulzní a regulační potrubí musí zajistit spolehlivý odvod kondenzátu. Na těchto vedeních je zakázáno instalovat uzavírací zařízení. Je přípustné instalovat spínací zařízení, pokud impulsní vedení zůstane otevřené v jakékoli poloze tohoto zařízení.

3.6. Pracovní prostředí používané k ovládání pojistných ventilů nesmí být vystaveno mrazu, koksování, polymeraci a mít korozivní účinek na kov.

3.7. Konstrukce ventilu musí zajistit jeho uzavření při tlaku minimálně 95 %.

3.8. Při použití externího napájecího zdroje pro pomocná zařízení musí být pojistný ventil vybaven minimálně dvěma nezávisle pracujícími ovládacími obvody, které musí být navrženy tak, aby při poruše jednoho z ovládacích obvodů druhý obvod zajišťoval spolehlivou činnost pojistného ventilu.

4. Požadavky na vstupní a výstupní potrubí

pojistné ventily

4.1. Pojistné ventily musí být instalovány na odbočkách nebo spojovacích potrubích. Při instalaci několika pojistných ventilů na jednu odbočku (potrubí) musí být plocha průřezu odbočky (potrubí) alespoň 1,25 z celkové plochy průřezu ventilů na ní instalovaných. Při určování průřezu připojovacích potrubí s délkou nad 1000 mm je nutné vzít v úvahu i hodnotu jejich odporu.

4.2. V potrubí pojistného ventilu musí být zajištěna nezbytná kompenzace teplotní roztažnosti. Upevnění tělesa a potrubí pojistných ventilů musí být navrženo s ohledem na statické zatížení a dynamické síly, které vznikají při aktivaci pojistného ventilu.

4.3. Přívodní potrubí musí být po celé délce spádováno směrem k nádobě. V přívodních potrubích by se při aktivaci pojistného ventilu mělo zabránit náhlým změnám teploty stěn (tepelným šokům).

4.4. Vnitřní průměr přívodního potrubí nesmí být menší než maximální vnitřní průměr přívodního potrubí pojistného ventilu, který určuje průtočnou kapacitu ventilu.

ČTĚTE VÍCE
Jaký tlak by měl být v expanzní nádobě pro vytápění?

4.5. Vnitřní průměr přívodního potrubí by měl být vypočten na základě maximální kapacity pojistného ventilu. Pokles tlaku v přívodním potrubí nesmí překročit 3 % pojistného ventilu.

4.6. Vnitřní průměr výstupní trubky nesmí být menší než největší vnitřní průměr výstupní trubky pojistného ventilu.

4.7. Vnitřní průměr výstupního potrubí musí být navržen tak, aby při průtoku rovném maximální kapacitě pojistného ventilu protitlak v jeho výstupním potrubí nepřekročil maximální protitlak.

Výpočet šířky pásma

Kapacita pojistného ventilu v kg/h by se měla vypočítat pomocí vzorců:

pro vodní páru – pro tlak v MPa,

– pro tlak v kgf/cm;

pro plyn – pro tlak v MPa,

– pro tlak v kgf/cm;

pro kapaliny – pro tlak v MPa,

– pro tlak v kgf/cm,

kde je maximální přetlak před pojistným ventilem, MPa (kgf/cm);

-maximální přetlak za pojistným ventilem, MPa (kgf/cm);

– měrný objem páry před ventilem při parametrech a , m/kg;

– hustota skutečného plynu před ventilem s parametry a , kg/m, je určena z tabulek nebo diagramů stavu skutečného plynu nebo vypočtena pomocí vzorce

– pro tlak v MPa (v J/kg, deg).

– pro tlak v kgf/cm (v kg m/kg deg);

– plynová konstanta; vybráno z referenční přílohy 5;

– koeficient stlačitelnosti skutečného plynu je zvolen podle referenčního dodatku 7; pro ideální plyn =1;

– teplota média před ventilem při tlaku, °C;

– plocha průřezu ventilu, rovna nejmenší ploše průřezu v průtokové části, mm;

– průtokový koeficient odpovídající ploše , pro plynná média;

– průtokový koeficient odpovídající ploše pro kapalná média;

– hustota kapaliny před ventilem při parametrech a , kg/m;

– koeficient zohledňující fyzikálně-chemické vlastnosti vodní páry při provozních parametrech před bezpečnostním zařízením se volí podle odkazu Příloha 2 pro sytou páru a podle odkazu Příloha 3 pro přehřátou páru nebo se vypočítá podle vzorce

– pro tlak v kgf/cm;

– koeficient, který zohledňuje tlakový poměr před a za pojistným ventilem, je zvolen podle referenčního dodatku 4 v závislosti na a ; koeficient = 1 at ,

– pro tlak v kgf/cm,

– kritický tlakový poměr je zvolen podle referenčního dodatku 5 nebo vypočten pomocí vzorce

– koeficient zohledňující fyzikálně-chemické vlastnosti plynů při provozních parametrech se volí podle referenčních příloh 5 a 6 nebo se vypočítává pomocí vzorců:

pro tlak v MPa popř

pro tlak v kgf/cm.

Průtokové koeficienty pojistných ventilů pro plynná média ( ) nebo ( ) kapalná média musí být uvedeny v datovém listu pojistného ventilu.