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使用减压阀、止回阀和破裂盘防止超压的工作原理

来源:千赢国际娱乐有限公司作者:发表时间:2018-10-09 09:33:57

     了解适当使用不同的减压装置。

 
    许多过程需要设备来控制或限制由于紊乱的仪器或设备故障或火灾而可能产生的压力。减压阀(PRV)最常提供这种过压保护,但回流防止器(例如止回阀等)和破裂盘在许多应用中也起到有用的作用。此外,特殊类型的减压阀,通常称为真空减压阀,可防止过度真空。当压力(或真空)超过指定的设计值时,这种装置启动。
 
    千赢国际娱乐_千赢国际平台_千赢国际娱乐官方网站传统的PRV是自动弹簧加载阀,其在指定压力下打开以允许加压流体离开。(一些小型阀门通常处理热释放阀应用。)弹簧式PRV的基本元件包括连接到要保护的容器或系统的入口喷嘴,调节通过喷嘴的流量的可移动盘,以及控制弹簧磁盘的位置。在正常的系统运行条件下,入口处的压力低于设定压力 - 因此,阀盘位于喷嘴上,防止流过它。
 
    但是,当超过设定压力时,安全阀打开并成为流动的“阻力最小的路径”。一部分流体离开PRV,通常通过称为火炬头或浮雕集管的管道系统到达中心的高架气体火炬(或类似物)用于燃烧。流体的损失降低了受保护的机器或系统内的压力。当压力下降到足够时,PRV将关闭。在阀门重新安装之前压力必须降低多少被称为排污,并且通常表示为设定压力的百分比。粗略地说,这可以在3%到20%之间; 一些阀门具有可调节的排污。
 
图:打开时,此阀门将流体排放到大气中。
图:打开时,此阀门将流体排放到大气中。
 
    在出口连接到管道的系统中,PRV的开口将促使下游管道中产生压力。连接到出口管道系统的其他PRV可以打开并且压力可以进入排气管系统可能会增加。这可能导致不希望的操作。因此,此类系统经常需要替代解决方案。它们通常需要“差动”安全阀 - 在这些安全阀中,压力作用在远小于阀门开口面积的区域。
 
    在阀门关闭之前,压力必须大大降低; 此外,阀门的出口压力可以很容易地保持阀门打开。
    在某些情况下,旁通阀可保护泵或气体压缩机以及任何相关设备免受过大压力。它通过返回起到减压阀的作用。
    由泵或压缩机排出的全部或部分流体返回到储存容器或机器的入口。旁通阀和旁通路径可以是内部的(泵或压缩机的组成部分)或外部的(作为流体路径中的组件安装)。
 
    传统的弹簧加载PAV
    该装置的操作基于力平衡。当系统压力处于PRV的设定压力时,弹簧载荷被预设为等于入口流体施加在闭合盘上的力。当入口压力低于设定压力时,正常情况下,盘应保持在关闭位置的喷嘴上。当系统压力接近阀的设定压力时,盘和喷嘴之间的就位力接近零。当入口压力超过设定压力时,盘上的压力克服弹簧力并且阀门打开。然后当入口压力下降到关闭压力时,阀门重新闭合。
 
    历史上,许多液体应用使用专为可压缩(或蒸汽)服务设计的PRV(或压力安全阀)。当用于液体服务时,许多这些阀需要高过压(例如,20%)以实现完全提升和稳定操作,因为液体不提供蒸汽所具有的膨胀力。液体PRV必须以10%的速度运行。
    超压极限,一个保守因素(比如0.6)通常在尺寸确定期间应用于阀门容量。
    因此,许多装置过大,有时会导致不稳定。
 
    现在,代码中包含了一些规则,这些规则可以解决10%超压下液体服务阀的性能,并且需要进行容量认证。供应商有为液体服务开发了PRV,可实现全升程,稳定运行,额定容量达10%,符合要求; 一些设计具有可调节的排污功能。可以使用液体和气体操作的阀门。然而,取决于流动流是液体,气体还是两者的组合,这种阀可以表现出不同的操作特性。例如,许多用于液体服务的PRV对气体的排放(通常为20%)比对液体服务的排放要长得多。另外,如果阀门设置在液体上并且需要操作气体或反之亦然,则可能发生设定压力的一些变化。
 
使用减压阀、止回阀和破裂盘防止超压的工作原理
 
    存在于PRV出口处的压力定义为背压。这个背压可以引起杂物蒸发散在开启压力,减少在流动能力,不稳定性或所有三种的组合。平衡弹簧加载的PRV最大限度地减少了对阀门性能特征的影响; 它包括一个波纹管,一个密封的活塞或其他平衡阀盘的装置。考虑平衡的PRV,无论何时在减压阀升程后通过下游管道产生的背压对于传统的PRV来说太高。平衡的PRV也可以用于隔离阀门内的导向装置,弹簧,阀盖和其他顶部工件与释放流体。如果需要从流体(例如来自下游的脏物)腐蚀性损坏这些部件,这可能很重要。
 
    两相系统,其中释放的流体可以是液体或气体,用于设计用于液体(或液体和气体)服务的弹簧式PRV,并且平衡以最小化背压的影响。如果阀门入口处两相混合物中蒸汽的质量百分比年龄为50%或更低,许多制造商建议使用专为液体或液体和气体服务设计的阀门。如果您不确定流体中液体与气体的比例,那么选择专门为液体或液体和气体服务设计的阀门是谨慎的。
 
    由于通过阀门和出口管道的流动,当在减压泄漏期间产生过大的背压时,常规PRV表现不令人满意。积聚的背压抵抗使阀门保持打开的提升力。过多的组合背压会使阀门以不稳定的方式运行。这种不稳定性可能会发生喋喋不休或颤动。Chatter是指阀盘在循环期间与阀座接触的异常快速的接收运动。这种类型的操作可能会损坏阀门和互连管道。除了在骑行期间磁盘不接触座椅外,嘟嘟声与喋喋不休相似。
 
    作为粗略的指导,在传统的PRV应用中,在10%允许的超压下,积聚的背压不应超过设定压力的10%。如果组合背压不超过允许的超压,则可以使用更高的最大组合背压,允许超压超过10%。当叠加的背压恒定时,可以减小弹簧载荷以补偿叠加的背压。当背压预计超过这些规定的限值时,请指定平衡或先导式PRV。
 
    驾驶员PAV
    该装置包括主安全阀和外部先导阀(通常是传统的PRV),主安全阀通常包围浮动不平衡活塞组件。
    活塞设计为顶部比底部更大。在设定压力下,顶部和底部区域暴露于相同的入口操作压力。因为面积较大在活塞顶部,净力使活塞紧紧地靠在主阀喷嘴上。随着操作压力的增加,净座位力上升并趋于增加使阀门更紧凑。此功能允许在最大预期工作压力高于传统泄压阀可接受的百分比年龄的情况下使用大多数先导阀。在设定压力,先导阀从活塞顶部排出压力; 现在产生的净力向上,导致活塞升高,从而允许流体流过主阀。在超压情况发生后,飞行员将从活塞顶部关闭通风口,从而重新建立压力; 净力将导致活塞重新安装。
 
    先导式PRV的主阀可以使用隔膜系统代替活塞来提供不平衡的运动部件。一个磁盘,其中通常关闭主阀入口,与柔性隔膜一体化。外部先导阀用于检测流体压力,在设定压力下将隔膜顶部排气,并在流体压力降低后重新加载隔膜。与活塞阀一样,由于隔膜的不同暴露面积,座位力与操作压力成比例地增加。组合背压不会影响主阀活塞或隔膜的升力。与传统和平衡的弹簧加载的PRV相比,这允许在释放排放歧管中具有更高的压力。
 
    调制导阀可以处理气体,液体或两相流应用。与弹出式PRV相反,调节先导阀将释放流体的量限制为防止压力超过允许水平所需的量。由于调制导阀仅释放所需的释放速率,因此您可以根据该速率而不是额定速率计算累积背压减轻阀门的容量。调节先导阀还可以在紊乱状态期间减少与系统中的其他压力控制设备的相互作用,减少不需要的大气排放,并降低与向火炬管道或大气排放相关的噪音水平。
 
    逆流预防器
    当阀门排出侧的压力超过其入口压力时,您需要一个防回流阀。较高的排出压力可在隔膜,活塞或其他元件上产生足够的向上力以打开阀并导致流动反向。当存在足够的反向压差时,任何标准类型或设计的先导式PRV都可能发生反向流动。
    回流防止器允许将出口压力引入主阀的圆顶中,从而将活塞牢固地保持在喷嘴上并克服反向压差的影响。防回流阀允许排出压力在隔膜或活塞上提供净向下的力以保持阀门关闭。防回流阀的正确操作对于进一步确保阀门中不发生流动反转至关重要。防回流阀的材料和密封应与先导式PRV的材料和密封相匹配。
 
    破裂盘
    这些是非重合闸装置,用于防止过大的压力(或有时是真空)。可以在安装中使用单个或多个破裂盘。它们还可以用作冗余压力释放装置。
    由于没有活动部件,破裂盘简单可靠 - 并且比其他减压装置动作更快。爆破片反应迅速,足以缓解某些类型的压力峰值。由于它们重量轻,爆破片可以由高合金和其他耐腐蚀材料制成,这些材料对于安全阀来说并不实用。
    千赢国际娱乐_千赢国际平台_千赢国际娱乐官方网站破裂盘也是温度敏感装置。爆破压力可随其温度而显着变化,其可能与正常的流体操作温度不同。随着盘上温度的升高,爆破压力通常会降低。由于温度的影响取决于破裂盘的设计和材料,请咨询制造商以了解具体应用。指定磁盘预计会爆裂的压力和温度。
 
    大小和救济压力
    仔细评估在产生的压力和必须释放流体的速率方面可能导致超压的突发事件。您需要包装的工艺和仪表图纸,设备规格表以及设施的设计依据来计算每个泄压装置的各个减压率。一个重要参数是安装在机械,包装或设施中的PRV的设定压力。作为粗略的指导,该设定压力可以是包装或系统中的最大允许工作压力(MAWP)的110%,该单个压力释放装置的尺寸适合于操作(非火灾)意外事件。
    多装置安装需要两个或更多个减压装置的组合容量以减轻给定的过压应急。通过这种方式,您可以将设定压力增加到例如由多个减压装置保护的包装中的MAWP的118%,该减压装置的尺寸适合于操作(非火灾)意外事件。对于火灾情况,救援压力(设定压力)通常较高 - 例如,它可能是由火灾应急装置保护的包装中的MAWP的约120%或125%。
 
    超压原因
    机械系统或包装中的流体和能量的正常流动的不平衡或破坏可促使能量或流体或两者在包装的某些部分(例如其排出)中积聚。因此,分析这种过压的原因和大小是对不同机械操作情景中能量和流体平衡的特殊而复杂的研究。
    对于确定PRV的大小,双重危险场景通常不可靠。这种情况通常同时涉及两个独立的故障或故障 - 例如,两个完全独立的机器或控制器的同时故障,或者操作员错误导致堵塞的出口与整个工厂电力故障一致。另一方面,如果火灾暴露导致局部空气管线故障,则在火灾暴露期间将仪表空气故障视为单一危险。
    过快的速度和其他机械故障可能导致过压。有时,阀门从较高压力源(例如高压过程流体)的无意打开会导致过压。例如,在许多包装中,抽吸系统总是有可能被排出(高压)流体加压; 在许多情况下,抽吸系统的某些部分实际上是基于排放压力或其他保护手段(例如PRV)来设计的。
 
    千赢国际娱乐_千赢国际平台_千赢国际娱乐官方网站单个止回阀并不总是通过来自高压源(例如高压放电)的高压源的反向流来防止过压的有效手段。例如,如果将流体泵送或压缩到包含流体的系统中,该系统的压力显着高于泵或压缩机上游(抽吸)设备的设计等级,则泄漏或潜在故障的泵送流量损失排放管路中的止回阀导致流体流动反转。当高压流体进入低压系统时,可能会导致超压。在大多数情况下,您应该专注于防止逆流。重要的是要注意,除了上游系统(或抽吸系统)的超压外,通过机械的逆流可能会破坏机械设备,导致失控。在许多情况下,即使是适当的检查和维护也可能无法完全消除止回阀座泄漏并且会发生泄漏。因此,即使没有止回阀的完全失效,止回阀上游的低压系统仍然可能过压。根据具体情况进行详细的分析和研究,可以显示是否需要自动隔离,泄漏尺寸的减压装置或替代保护装置。您必须为每个定义适当的泄漏率。
 
    特定机械系统。经验表明,在检查和维护以确保可靠性和限制反向流动的能力时,串联的两个回流防止装置足以消除显着的逆流。此外,仔细评估因失去任何公用事业服务(如冷却水,电力等)而产生的超压的可能性,无论是全厂还是本地。