Comprensió de les vàlvules de seguretat: principis, terminologia i aplicació
A vàlvula de seguretatés un tipus de vàlvula automàtica dissenyada per protegir l'equip i el personal d'una pressió excessiva dins d'un sistema a pressió. Funciona obrint-se automàticament quan la pressió interna d'un recipient, canonada o sistema supera un límit preestablert. En obrir-se, la vàlvula allibera el fluid a pressió (gas o líquid) a l'atmosfera o a un lloc segur, evitant així una fallada catastròfica dels components del sistema, com ara calderes, recipients a pressió o canonades.
Les vàlvules de seguretat es classifiquen comdispositius de protecció automàtica, és a dir, funcionen de manera independent sense requerir intervenció manual o control extern un cop instal·lats i calibrats correctament. Aquestes vàlvules són crítiques en una àmplia gamma d'indústries, com ara la generació d'energia, petroli i gas, processament químic i sistemes de climatització. Abans de posar-se en funcionament, totes les vàlvules de seguretat s'han de sotmetre a estrictesprova de pressióper garantir el seu rendiment en condicions-reals.
Paràmetres i definicions clau de rendiment
Per entendre com funciona una vàlvula de seguretat i com es selecciona i calibra, és essencial estar familiaritzat amb els termes clau i els paràmetres tècnics:
1. Pressió nominal
La pressió nominal (PN) es refereix a la pressió màxima permesa a la qual pot suportar una vàlvula de seguretattemperatura ambient estàndard, normalment 20 graus (68 graus F). Aquest paràmetre no té en compte les reduccions de tensió del material que es produeixen a temperatures elevades. Per a les vàlvules que s'utilitzen en sistemes d'alta-temperatura, els enginyers han d'aplicar factors de reducció segons els estàndards de materials.
2. Establir pressió (pressió d'obertura)
També es coneix com elpressió nominalopunt de consigna, aquesta és la pressió específica a la qual el disc de la vàlvula comença a aixecar-se del seu seient en condicions de funcionament normals. En aquest punt, la vàlvula inicia la descàrrega, i aquest procés és generalment visible o audible. És un valor de calibratge crític durant la instal·lació i les proves.
3. Alleujament de la pressió (pressió d'emissió)
Aquesta és la pressió a la qual el disc de la vàlvula ha pujat a laalçada d'elevació completa-designada. Representa la pressió operativa durant la condició de descàrrega màxima nominal. La pressió d'emissió ha de complir la normativa aplicablenormes nacionals de seguretati codis per evitar incidents de sobrepressió.
4. Sobrepressió
Aquest és l'augment de pressióper sobre de la pressió establertanecessària perquè la vàlvula de seguretat arribi a la seva total elevació i aconsegueixi la descàrrega nominal. Normalment s'expressa com apercentatgede la pressió establerta i permet que la vàlvula assoleixi ràpidament una velocitat de descàrrega estable.
5. Pressió de reposició (pressió del seient del darrere)
Aquesta és la pressió a la qual el disc de la vàlvulatorna al seu seienti atura el flux després que la pressió hagi baixat de nou a un nivell segur. La diferència entre la pressió d'obertura i de reposició és fonamental per minimitzar la pèrdua de fluid i evitar cicles repetits d'obertura/tancament.
6. Venda o diferència de pressió dels seients
Elvoladaés el diferencial entre la pressió d'obertura i la pressió de reposició, expressat normalment com apercentatge de la pressió fixada. Assegura que la vàlvula no es tanqui abans d'hora i permet que la pressió del sistema torni amb seguretat per sota del seu límit de funcionament abans de tornar a segellar.
7. Contrapressió
Això fa referència a la pressió sobre elcostat de descàrregade la vàlvula (és a dir, sortida). Pot ser constant o variable segons la configuració del sistema. Una contrapressió excessiva pot afectar el rendiment d'elevació de la vàlvula i la fiabilitat del tancament i s'ha de tenir en compte durant la selecció de la vàlvula.
Característiques de cabal i cabal
Entendre els paràmetres de flux és essencial per dimensionar les vàlvules de seguretat amb precisió per garantir la protecció del sistema:
8. Pressió nominal de descàrrega
La pressió de descàrrega màxima per a la qual està dissenyada la vàlvula en condicions de funcionament estàndard. Marca el llindar superior durant l'alliberament de pressió.
9. Pressió de prova de segellat
Aquesta és la pressió a la qual la vàlvula pateix aprova d'estanquitat del seientper garantir una fuga mínima a través de les superfícies de segellat. Les taxes de fuites s'especifiquen per normes com araAPI 527oEN ISO 4126.
10. Alçada d'elevació o obertura
Elictuso moviment vertical del disc de la vàlvula quan s'aixeca del seient per permetre un flux mitjà. Una elevació més alta permet una major capacitat de flux.
11. Zona de pas de cabal
També conegut com elzona de la gola, és l'àrea de secció transversal més petita-per la qual flueix el medi quan la vàlvula està descarregant. Aquesta dimensió és crucial per determinar la capacitat de flux teòrica.
12. Diàmetre del canal de flux
El diàmetre intern del canal de flux de la vàlvula, utilitzat per calcular l'àrea de flux i la mida de la vàlvula.
13. Zona Cortina
Format per l'espai anular entre el disc de la vàlvula i el seient durant l'obertura parcial. És rellevant ensemi-elevador o modulantvàlvules de seguretat, on la capacitat de descàrrega varia amb l'elevació de la vàlvula.
14. Zona d'emissió
Això fa referència a lasecció transversal{0}}de flux mínimen plena elevació. Per a les vàlvules de seguretat de-elevació total (tipus-pop), l'àrea d'emissió és igual a l'àrea de pas del flux. En les vàlvules moduladores, és igual a l'àrea de la cortina.
15. Desplaçament teòric
El cabal calculat a través d'un broquet ideal que té la mateixa àrea de flux que la vàlvula. No suposa cap resistència al flux ni pèrdues.
16. Desplaçament real
El cabal mesurat de la vàlvula en condicions de prova. A causa de les pèrdues d'energia i dels comportaments no-ideals, normalment és inferior al valor teòric.
17. Relació de desplaçament
La proporció dedescàrrega realadescàrrega teòrica. Aquest factor és important a l'hora d'avaluar l'eficiència de la vàlvula.
18. Relació de desplaçament nominal
El producte de la relació de desplaçament i acoeficient de reducció estàndard(normalment 0,9), s'utilitza per garantir un marge de seguretat en l'aplicació real.
19. Desplaçament nominal
La part garantida del cabal de descàrrega real que es pot utilitzar en el disseny del sistema, assegurant un funcionament fiable en condicions definides.
20. Capacitat de descàrrega equivalent
La descàrrega de la vàlvula calculada en condicions estàndard, tenint en compte el tipus de mitjà, la pressió i la temperatura, sovint s'utilitza per a la mida comparativa entre diferents models de vàlvula.
Problemes d'estabilitat de la vàlvula
El disseny i la instal·lació adequats ajuden a evitar la inestabilitat en el funcionament de la vàlvula:
Xarxa (salt de freqüència):Condició en què el disc de la vàlvula oscil·la de manera ràpida i erràtica, entrant en contacte amb el seient de la vàlvula. Sovint és causada per un dimensionament inadequat o una capacitat insuficient del sistema.
Aleteig:Similar a la xerrada, però el disc de la vàlvula síno contactarel seient durant l'oscil·lació. Això pot provocar un desgast prematur i danys a la vàlvula si no es soluciona.
Pressió nominal:Es refereix a la pressió màxima permesa que pot suportar una vàlvula de seguretat en condicions de temperatura normals. Per a les vàlvules de seguretat utilitzades en equips d'-alta temperatura, no s'ha de tenir en compte la reducció de la tensió admissible del material a altes temperatures. Les vàlvules de seguretat es dissenyen i fabriquen segons la norma de pressió nominal.
Pressió d'obertura:També coneguda com a pressió nominal o pressió fixada, es refereix a la pressió d'entrada a la qual el disc de la vàlvula d'una vàlvula de seguretat comença a augmentar en condicions de funcionament. A aquesta pressió, hi ha una alçada d'obertura mesurable i el medi es troba en un estat de descàrrega contínua que es pot percebre visualment o audiblement.
Pressió d'emissió:La pressió d'entrada quan el disc de la vàlvula arriba a l'alçada d'obertura especificada. El límit superior de la pressió d'emissió ha de complir els requisits de les normes o regulacions nacionals pertinents.
Excés de pressió:La diferència entre la pressió de descàrrega i la pressió d'obertura, normalment expressada com a percentatge de la pressió d'obertura.
Pressió del seient posterior:La pressió a l'entrada quan el disc de la vàlvula torna a contactar amb el seient de la vàlvula després de la descàrrega, és a dir, quan l'alçada d'obertura esdevé zero.
Diferència de pressió del seient:La diferència entre la pressió d'obertura i la pressió de reposició. Normalment s'expressa com a percentatge de la pressió de reposició respecte a la pressió d'obertura. Només s'utilitza quan la pressió d'obertura és molt baixa.
Contrapressió:La pressió a la sortida de la vàlvula de seguretat.
Pressió nominal de descàrrega:El valor límit superior de la pressió de descàrrega tal com estipula la norma.
Pressió de prova de segellat:La pressió d'entrada utilitzada per a la prova de segellat, a la qual es mesura la taxa de fuites que passa per la superfície de segellat de l'element de tancament.
Altura d'obertura:La carrera real del disc de la vàlvula quan s'allunya de la posició tancada.
Zona de pas del flux:Es refereix a l'àrea de secció transversal mínima-del canal de flux entre l'extrem d'entrada del disc de la vàlvula i la superfície de segellat de l'element de tancament, que s'utilitza per calcular el desplaçament teòric quan no hi ha influència de cap resistència.
Diàmetre del canal de flux:El diàmetre aplicat a l'àrea del canal de flux.
Àrea de persiana:L'àrea del pas de forma cilíndrica o cònica formada entre les superfícies de segellat quan el disc de la vàlvula està per sobre del seient de la vàlvula.
Àrea d'emissió:L'àrea de la-secció transversal mínima del pas de fluid quan la vàlvula està en la posició d'emissió. Per a les vàlvules de seguretat d'obertura total, l'àrea d'emissió és igual a l'àrea del canal de flux; per a les vàlvules de seguretat semi-obertes, l'àrea d'emissió és igual a l'àrea de la cortina.
Desplaçament teòric:És el desplaçament calculat d'un broquet ideal on l'àrea de la-secció transversal del pas de flux és igual a la del pas de flux de la vàlvula de seguretat.
Relació de desplaçament:Relació entre el desplaçament real i el desplaçament teòric.
Relació de desplaçament nominal:El producte de la relació de desplaçament i el coeficient de reducció (establert en 0,9).
Desplaçament nominal:Es refereix a la part del desplaçament real que es pot utilitzar com a base per a una vàlvula de seguretat.
Descàrrega de càlcul equivalent:Es refereix a la descàrrega calculada de la vàlvula de seguretat quan les condicions com ara la pressió, la temperatura i les propietats del mitjà són les mateixes que les condicions aplicables de la descàrrega nominal.
Salt de freqüència:El disc de la vàlvula de la vàlvula de seguretat es mou ràpidament i anormalment cap endavant i cap enrere, i durant el moviment, el disc de la vàlvula entra en contacte amb el seient de la vàlvula.
Aleteig:El disc de la vàlvula de seguretat es mou ràpidament i anormalment cap endavant i cap enrere, i durant el moviment, el disc de la vàlvula no entra en contacte amb el seient de la vàlvula.
Conclusió
Les vàlvules de seguretat són una part essencial de qualsevol sistema a pressió. La seva selecció, calibratge i manteniment adequats són vitals per mantenir la integritat del sistema i la seguretat de l'operador. Els enginyers han de tenir en compte diversos paràmetres com ara la pressió establerta, la contrapressió, la capacitat de flux i la resposta dinàmica per garantir que la vàlvula funcioni de manera fiable durant les excursions de pressió.
Entendre i aplicar els principis i paràmetres comentats anteriorment no només ajuda a dimensionar i instal·lar la vàlvula correctament, sinó que també garanteix el compliment de les normes i normes de seguretat industrial. A mesura que els sistemes evolucionen i exigeixen solucions de seguretat més intel·ligents, les innovacions en materials, automatització i diagnòstic fan que les vàlvules de seguretat siguin més fiables i intel·ligents que mai.
