Grunnleggende trykkavlastningsventil – Fjær-Belastede sikkerhetsventiler
Lær for første gang eller frisk opp dette vanlige ventilproduktet.
Trykkavlastningsventiler har eksistert i hundrevis av år og fortsetter å spille en svært viktig rolle som siste forsvarslinje for beskyttelse av liv og eiendom i tilfelle en overtrykkshendelse.
Avhengig av ekspertisenivået ditt kan denne artikkelen være et flott utgangspunkt for å lære alt om det grunnleggende om trykkavlastningsventiler, eller dette kan være en oppfriskning for de som liker å dobbeltsjekke og sammenligne notater. Denne artikkelen vil være den første i en serie på tre artikler hvor vi vil introdusere tre typer trykkavlastningsventiler. I denne første artikkelen vil vi dekke det grunnleggende om en fjærbelastet sikkerhetsventil-. I fremtidige artikler vil vår andre del dekke driften av en pilot-betjent sikkerhetsventil og en tredje del vil dekke driften av sikkerhetsventiler.
Trykkavlastningsventil (PRV) er et begrep som brukes for å beskrive en kategori ventiler designet for bruk i overtrykksbeskyttelsesapplikasjoner. Du har kanskje hørt mange forskjellige termer for PRV-er: sikkerhetsventil (SV), avlastningsventil (RV), sikkerhetsventil (SRV) eller pilot-betjent sikkerhetsventil (POSRV). De fungerer alle likt, men er ikke helt like, avhengig av hvem du snakker med og nivået av trykkavlastningsventilkunnskaper man har. Som alle andre typer utstyr, når du ser fra utsiden og inn, ser alt ut til å være det samme. Hvis du begynner å grave litt dypere i detaljene, vil du oppdage forskjellene. Så la oss komme rett til det og gå inn i detaljene. Først vil vi dekke noen begreper og definisjoner, og deretter vil vi komme inn på detaljene om hvordan enfjærbelastet-sikkerhetsventilopererer.
Trykkavlastningsventil (PRV)- en enhet designet for å åpne og avlaste overtrykk, og deretter lukke og forhindre videre flyt av væske etter at normale forhold er gjenopprettet.
Avlastningsventil (RV)- en fjær-belastet trykkavlastningsventil som aktiveres av det statiske trykket oppstrøms for ventilen. En avlastningsventil brukes primært med inkompressible væsker.
Sikkerhetsavlastningsventil (SRV)- en fjær-belastet trykkavlastningsventil som kan brukes som enten sikkerhets- eller avlastningsventil, avhengig av applikasjonen.
Pilot-Operated Safety Relief Valve (POSRV)- en trykkavlastningsventil der hovedavlastningsanordningen eller hovedventilen er kombinert med og kontrollert av en selvaktiverende trykkavlastningsventil kalt en pilotventil.
Sikkerhetsventil (SV)- en fjær-belastet trykkavlastningsventil som aktiveres av det statiske trykket oppstrøms for ventilen og preges av rask åpning eller sprett. En sikkerhetsventil brukes vanligvis på komprimerbare væsker, først og fremst damp.
La oss nå gå inn på denne artikkelens emne, som er det grunnleggende om en fjærbelastet sikkerhetsventil (SRV)-.
En fjærbelastet SRV består av en innløpsdyse som er koblet til et fartøy eller system som skal beskyttes, en skive som beveger seg for å kontrollere strømmen gjennom dysen og en fjær som styrer når ventilen åpner og posisjonen til skiven. Ventilen opererer ved å bruke innløpssystemtrykk for å overvinne en fjærbelastning, og som et resultat åpnes ventilen for å avlaste en definert kapasitet. Når ventilen er stengt, som vist i figur 1, motstår fjærkraften oppstrømstrykket som virker mot seteflatene (område A). Når trykket øker, har trykket ved (A) en tendens til å utjevne fjærkraften og trykket som holder setene sammen nærmer seg null.
Figur 1: SRV lukket posisjon Fotokreditt: Alle bilder med tillatelse av Baker Hughes
Når oppstrømstrykket øker til innenfor én til to prosent av ventilens innstilte trykk, vil media bevege seg forbi seteflatene inn i kammer B, som vist i figur 2. Strømningsbegrensning i den sekundære ringformede åpningen fører til at trykket bygges opp og virker over et større område, og skaper en ekstra kraft for å overvinne fjærkraften. Skiven vil da bevege seg bort fra dysesetet og ventilen vil "sprette" åpne.
Figur 2: SRV delvis åpen
Når ventilen har åpnet seg, oppstår en ekstra trykkoppbygging- ved (C) som vist i figur 3. Dette skyldes den plutselige strømningsøkningen og begrensningen til å strømme gjennom en annen ringformet åpning som dannes mellom den indre kanten av skiveholderen og den ytre diameteren til justeringsringen. Disse ekstra kreftene ved (C) får platen til å løfte seg vesentlig ved "popp". Strømmen begrenses av åpningen mellom dysesetet og skivesetet til skivesetet er løftet fra dysesetet med omtrent en-fjerdedel av dyse-halsdiameteren. Etter at skiven har oppnådd denne graden av løft, begrenses strømmen av primæråpningen i stedet for av området mellom sitteflatene. Blowdown (forskjellen mellom åpnings- og lukketrykk) kan kontrolleres innenfor grenser ved å plassere den enkle justeringsringen. Utblåsning forårsakes når fjærkraften ikke er i stand til å overvinne summeringen av kreftene ved (A), (B) og (C) inntil trykket ved (A) faller under innstilt trykk.
Figur 3: SRV helt åpen
Nedenfor, i figur 4, er en illustrasjon av væskestrømmen gjennom ventilen. Det er viktig å erkjenne at systemtrykket kommer inn gjennom dysen og forblir på et høyt trykk til det ekspanderer gjennom den sekundære ringformede åpningen. Trykk nedstrøms for den sekundære ringformede åpningen er mye lavere enn systemtrykket.
Figur 4: Strømningsvei gjennom PRV
Funksjoner
Justering av ring
Justeringsringen i en sikkerhetsventil settes til forhåndsbestemte posisjoner før ventilen tas i bruk. Forhåndsinnstilling gjør det mindre nødvendig å sette ventilen i drift for å sikre at ringen er riktig innstilt for å oppnå nødvendig løfte- og avlastningskapasitet.
Enkel utblåsningsjustering
En enkelt justeringsring justerer nedblåsing, eller tilbakestillingstrykket, i en sikkerhetsventil. Når ringen flyttes oppover, økes utblåsningen (senker reseating-trykket), og når den flyttes nedover, reduseres utblåsningen (øker gjensettingstrykket). Til sammenligning, når ventiler har to eller flere justeringsringer, påvirker hver ventilvirkning så vel som nedblåsing.
Vanlige bransjer og applikasjoner
Fjærbelastede SRV-er- finnes i mange bransjer. Noen vanlige næringer inkluderer kraftproduksjon, raffinering, petrokjemisk, kjemisk, midstream olje og gass, oppstrøms olje og gass, og masse og papir. Noen vanlige bruksområder for fjærbelastede SRV-er inkluderer destillasjon, hydroprosessering, reformering, cracking, blanding, fraksjonering, ladningsgasskompresjon, separasjon, kompresjon, rørledningsintegritet, dehydrering og balanse av anleggsapplikasjoner for gasser, væske og to-påføringsmedier.
Driften av en fjærbelastet SRV er i prinsippet grunnleggende med bare noen få elementer som styrer funksjonen deres. Det er mye mer som kan diskuteres om SRV-er, for eksempel trimtyper, hvordan de fungerer og når du skal bruke spesifikk trim, men foreløpig vil vi bare holde oss til de grunnleggende SRV-driftsprinsippene. Se etter fremtidige artikler om driften av pilot-betjente sikkerhetsventiler og sikkerhetsventiler.