EN
'n Drukontlastingsklep is die laaste verdedigingslyn teen oordruk in drukvate en pypstelsels. API 520 (Deel I en Deel II) beheer die afmeting, keuse en installasie van drukontlastingsapparatuur in die petroleumraffinering- en verwante nywe. API 521 verskaf die ingenieursmetodologie vir die identifisering van oordruksituasies en die ontwerp van ontlastingsstelsels. API 526 standaardiseer die openingareas, afmetings en drukgraderings van geflense staal-drukontlastingskleppe. Hierdie artikel, wat vir ingenieurs en inkopingsprofessionele geskryf is, som die beginsels van insteldruk-keuse, die logika agter klepkeuse, en die metode vir ontlastingsvermoë-berekening op.
Fig. 1 Deursnee van 'n konvensionele veerbelaaide veiligheidsklep — sitplek, skyf- en veeropstelling
1. Toestelle wat Ontlaaiingsbeskerming Vereis
API 521 vereis oordrukbeskerming vir drukhouers, warmteuitruilers, vuurverhitte verhitters en enige pypstukke wat deur termiese uitsetting of opwaartse drukfluktuerasies geblok kan word.
Groepbeskermingsbeginsel: ’n Ontlaaival is ontwerp om ’n groep toestelle te beskerm — dit wil sê die toestelle tussen twee afskakelkleppe wat aan dieselfde oordrukbron onderworpe is — eerder as elke houer afsonderlik. Die volgende oordrukgevalle moet ondersoek word:
- Geblokkeerde uitlaat — sluiting van ’n afwaartse afskakelklep wat die stelsel onder oordruk vasvang;
- Eksterne hitte-invoer tydens brandtoestande;
- Ontsporing van ’n chemiese reaksie of termiese uitsetting van die ingeslote medium;
- Verlies van nuttigheidsdienste (koelwater, elektriese krag of instrumentlug);
- Drukoorstyging wat veroorsaak word deur mislukking van ’n opwaartse drukbeheerklep.
In ’n swawelsuurplant is die omsetters, die SO₂-ontladingbuffervat van die blaaer, die stoomkopsak en die tussen-druk afvalhitteketel se stoomtrommel die sleutelitems wat beskerm moet word.
2. Sleutelkeurkriteria
Kleeftipe: die veer-gelaaide veiligheidsklep is die mees algemeen gebruikte tipe. API 526 definieer veertien standaard-openingstekens van D tot T (D, E, F, G, H, J, K, L, M, N, P, Q, R, T), wat die volle reeks algemene ontlastingsvermoëvereistes dek. Wanneer die teen-druk meer as 10% van die instel-druk oorskry, moet ’n gebalanseerde-bellowskleef gekies word. Pilot-bedryfde kleewe kan hoër en meer veranderlike teen-druk hanteer en is geskik vir skoon, hoë-ΔP-toepassings.
Instel-druk: volgens ASME Afdeling VIII en API 520 is die maksimum ontlastingsdruk vir nie-vuurgevalle 110% van die ontwerp-druk (10% akkumulasie). Vir vuurgevalle word 121% (21% oordruk) toegelaat.
Achterdruktoets: vir ’n konvensionele veer-gelaaide klep verminder ’n agterdruk bo 10% van die instel-druk die opheffing en uitlaatvermoë. ’n Gebalanseerde-balkleppie gebruik ’n balg waarvan die effektiewe oppervlakte gelyk is aan die sitoppervlakte, wat die effek van agterdruk op die instel-druk elimineer.
Fig. 2 Deursnee van ’n veer-gelaaide veiligheidsklep — met balgopstelling
3. Ontlaatvermoë en openingdimensiebepaling
Die spuitmond-segoppervlakte moet vir die maksimum ontlaattempo onder die abnormale toestand bepaal word. API 520 Deel I verskaf die dimensiebepalingsmetodes vir gas/damp, vloeistof en twee-fase vloei.
Gas/damp-toepassing (kritieke vloei):
A = (W ÷ (C·Kd·P1·Kb)) × √(T·Z ÷ M)
waar:
- A — vereiste effektiewe uitlaatoppervlakte;
- W — massa-ontlaattempo (kg/h);
- C — gaskoëffisiënt, ’n funksie van die spesifieke-warmte-verhouding k;
- Kd — effektiewe afvoerkoeffisiënt (0,975 vir gas/vlugtige stof volgens API 520);
- P1 — ontlastingsdruk, absoluut;
- Kb — agterdruk-korrigeringsfaktor;
- T — ontlastingstemperatuur (K);
- Z — saampersbaarheidsfaktor;
- M — molekulêre massa van die medium.
Berekeningsnota's: elke abnormale bron moet afsonderlik geïdentifiseer word. By 'n warmte-herstelketel, byvoorbeeld, moet die ontlastingskoers die maksimum stoomproduksie sowel as die addisionele verdamping wat deur vuur-insethitte veroorsaak word, insluit; anders sal die opening te klein wees en sal beskerming misluk.
Afvoerbestemming: API 521 vereis dat brandbare en giftige media na 'n vlam of 'n geslote versamelstelsel gestuur word. Ontlastingscenario's wat 'n dampwolkontploffingsrisiko inhou, moet deur middel van 'n vlam, 'n laedrukstelsel, HIPS of herontwerp aangespreek word.
4. Installasie- en pypwerkvereistes
Inlaatpypwerk: API 520 Deel II vereis dat die ontlastingsklep so naby moontlik aan die beskermde toerusting geplaas word, en dat die drukverlies in die inlaatpyp nie meer as 3% van die instel-druk mag wees nie (die "3%-reël"). Oormatige verlies veroorsaak klappering of vertraagde opening.
Uitlaatpypwerk: die uitlaatpyp mag nie deur die klepgehous gesteun word nie; dit vereis onafhanklike ondersteuning en moet ruimte vir termiese uitsetting laat. Die afvoerlyning moet so gerangskik word dat swaartekragdrainasie moontlik is om te voorkom dat kondensaatversameling die teen-druk beïnvloed.
Meervoudige kleppe op 'n gemeenskaplike hoofpyp: wanneer verskeie ontlastingskleppe in 'n gemeenskaplike hoofpyp afvoer, moet die opgeboude teen-druk in die hoofpyp op elke klep se optrekprestasie geëvalueer word.
5. Veldgevallestudie
’n 98,5% H₂SO₄-herwinningstank in ’n swawelsuurplant is ontwerp as ’n "atmosferiese tank" en is nie voorsien van ’n ontlastingsklep nie. Tydens aanloop het die stoombeheerklep gelek, die suurtemperatuur in die tank gestyg en stoom versamel. Die druk het kortliks tot 0,04 MPa gestyg, wat die manhoogsklemding op die tenkdek laat uitblaas en swawelsuur laat ontsnap het.
Daarna is, volgens die API 2000-ontlugtingsvereistes vir atmosferiese en lae-druk-opslagtenke, ’n gekombineerde asem-klep-en-ontlastingsklep-toestel geïnstalleer, met ’n insteldruk van 0,03 MPa en ’n ontlastingsvermoë wat vir die maksimum tempo van stoomgenerering bereken is.
Sleutelpunt: ’n atmosferiese ontwerp beteken nie dat oordruk nooit kan voorkom nie. Verhitting, chemiese reaksies en verkeerde bedryf moet almal in die oordruk-senario-analise ingesluit word.
Gevolgtrekking
Die ingenieurslogika vir ontlastingskleppe kan soos volg opsom word: konfigureer kleppe volgens oordrukbron (groepbeskerming), bepaal die opening grootte vir die abnormale vloei, kies die klep tipe volgens agterdruk en medium, en beheer die inlaatdrukverlies volgens die 3%-reël. Die API 520/521/526 raamwerk verskaf 'n volledige ketting van gebeurtenisidentifikasie en dimensionering tot installasieverifikasie. 'n Volg-artikel sal bespreek barstskywe en hul gekombineerde gebruik met ontlastingskleppe.
Verwysings
API 520 Deel I / Deel II — Dimensionering, keuse en installasie van drukontlastingsapparatuur, American Petroleum Institute (API).
API 521 — Drukontlastings- en drukverlaagstelsels, American Petroleum Institute (API).
API 526 — Flensstaal drukontlastingskleppe, American Petroleum Institute (API).
API 2000 — Ventilasie van atmosferiese en laedruk-opslagtanks, American Petroleum Institute (API).
ASME-ketel- en drukvatekode, Afdeling VIII, Afdeling 1 — maksimum 10% ophoping vir nie-vuurgevalle en 21% ophoping vir vuurgevalle.
Shanghai Xiazhao Valve — drukontlastingsklep- en spesiale klepoplossings. Vir API-standaardkeuse-ondersteuning of tegniese navrae, kontak asseblief ons ingenieurspan.
