Risiku i fshehur në avullin e lagur: Si ndikon uji i përzier në performancën e valveve të sigurisë

Kontrolli i llambës suaj është i rendit. Indikatori i shtypjes: normal. Indikatori i temperaturës: normal. Matësi i rrjedhës: normal. Tre instrumente, zero defekte.

Por avulli që del nga llamba juaj mund të mos ketë qenë kurrë plotësisht i thatë nga fillimi.

Në kushtet tipike të punës, fraksioni i thatësisë së avullit varion nga 0.95 deri në 0.98 — që do të thotë se çdo ton metrik avull transporton 20 deri në 50 kg uji të përzier. As indikatori i shtypjes as ai i temperaturës nuk mund ta zbulojnë. Por kur ky ujë arrin valvet tuaja lulësia vlerë , pasojat shtrihen shumë më tej se vetëm zvoglimi i prodhimit të ndërruesit të nxehtësisë.

Me marrës të ngarkuar me prishje lulësia vlerë (DN100/150, PN25/16) në një objekt prodhimi. Marrësi kontrollon forcën e rikthimit dhe ndikohet drejtpërdrejt nga shërbimi me avull të lagur.

Ky artikull analizon çfarë bën lagështia e përfshirë në valvulat e sigurisë kundër shtypjes, bazuar në standarde të botuara, gjetje rregullative dhe të dhëna eksperimentale.

1. Vlera të sigurisë Janë të certifikuara për avull të thatë — por avulli i kazanit zakonisht nuk është plotësisht i thatë

Lulësia vlerë certifikimi i kapacitetit bazohet në avull të thatë të saturuar. Sipas kërkesave të ASME dhe të Bordit Kombëtar, kapaciteti i certifikuar i shtypur në valvul shprehet në funto (ose kilogramë) avulli të saturuar në orë. Metoda e koeficientit të shkarkimit përdor formula teorike të rrjedhës të zhvilluara për kushte avulli të thatë.

Në praktikë, megjithatë, në kushtet e operimit të deklaruara, avulli i kazanit ka zakonisht një fraksion thellësie vetëm 0,96 deri në 0,97. Standardet kineze për kazane, p.sh., kufizojnë lagështinë e avullit të ngopur në 3% për kazanet me tuba uji dhe në 4% për kazanet me korpus — që korrespondojnë me fraksione thellësie prej 0,97 dhe 0,96 respektivisht.

Ekziston prandaj një boshllëk midis kushteve të sertifikuar dhe kushteve në terren: valvula është e shënuar për një mjedis që rrallë ekziston saktësisht siç është specifikuar.

Kur thellësia bie në 0,95, çdo ton metrik avull transporton 50 kg uji. Ky ujë arrin në lulësia vlerë hyrje dhe ndryshon mënyrën se si funksionon valvula.

2. Rrjedha dyfazore: Një pasiguri e njohur

Kur një valvul sigurie hapet dhe nxjerr një përzierje avull-uji, regjimi i rrjedhës është dyfazor. Kjo nuk është një rast skajor — është një sfidë inxhinierike e njohur për të cilën nuk ekziston një metodë dimensionimi plotësisht e vërtetuar.

Appendiksi D i API RP 520 trajton dimensionimin e qëllimeve dyfazore, por thekson se ky temë mbetet kontroverziale: asnjë metodë dimensionimi nuk është verifikuar me testime, as nuk ekziston një procedurë e pranuar për certifikimin e kapacitetit të qëllimeve dyfazore.

Metodat aktuale – Modeli i Ekuilibrit Homogjen (HEM) dhe Modeli i Joekuilibrit Homogjen (HNE) – mbështeten në supozime thjeshtuese. Të dhënat eksperimentale tregojnë se HEM mund të nënvlerësojë rrjedhën masore në kushte reale. Kërkuesit janë detyruar të futin faktorë korrigjues empirikë shumë më të lartë se koeficienti i daljes së gazit, që të përputhen me të dhënat e testimeve.

Në terma praktikë: nëse thatësia e avullit bie nën 0.95, kapaciteti aktual i ventilimit është i paqartë. Ai mund të tejkalojë vlerën e shënuar në etiketë, ose mund të jetë më i ulët. Çdo devijim është një shqetësim sigurie.

3. Erozioni i pikeve: Një mekanizëm i dëmtimit kronik

Gjëndrat e ujit janë qindra herë më të dendura se avulli. Kur një përzierje avull-uji përshpejtohet nëpër hapësirat midis ulësorit dhe diskut të ventilës, këto gjëndra vepron si grimca abrazive.

Me flanxh në fund dhe me shpiralë të ngarkuar lulësia vlerë (Klasa 150, trup WCB). Flanxhi i hyrjes është vendi ku avulli i lagur hyn dhe grimcat e ujit të përfshira godasin për herë të parë sipërfaqet e ulësorit dhe diskut me shpejtësi të lartë.

Prodhuesit kryesorë të ventilave e kanë pranuar tashmë këtë. IMI Critical Engineering publikoi një njoftim teknik në vitin 2024 ku thuhet se avulli i lagur shkakton erozionin e pjesëve kryesore të ventilës (disk, ulësor), duke krijuar rreziqe sigurie dhe mundësisht çregullime të paplanifikuara. Kompania zhvilloi një vijë produktesh të veçantë, EroSolve Wet Steam, dhe raporton mbi 200 instalime — që tregon se erozioni nga avulli i lagur është një problem operacional i përsëritur.

Për operatorët: një ventil që kalon testet e pranimit për avullin e thatë mund të erozohet më shpejt kur përdoret me avull të lagur.

4. I bllokuar në pozicionin e hapur pas kontaktit me ujin

Ndërsa erozioni është një shqetësim kronik, ngulja e hapur pas kontaktit me ujë është një shqetësim akut.

Komisioni Amerikan për Rregullimin e Energjisë Bërthamore (NRC) dokumentoi një gjetje sipas së cilës valvulat me marrëdhënie të zgjatur vlera të sigurisë të dizajnuara për shërbimin me avull, pasi u ekspozuan në nxjerrje lëngu, tregojnë një probabilitet nguljeje të hapur ose rrjedhjeje të rëndë që është më i lartë se vlera e mëparshme e vlerësuar 3×10⁻².

Vlerësimi i NRC thotë se ky probabilitet është «shumë më i lartë» se figura 3×10⁻². Revizimi teknik i të dhënave të testimeve të EPRI thekson se nga rreth 26 lulësia vlerë testet me ujë, rreth një e treta rezultuan në vibracion disk–sede — ose duke shkaktuar dëmtim të brendshëm ose duke kërkuar ndërprerje manuale brenda sekondave për ta parandaluar.

Mekanizmi: lulësia vlerë këto valvula mbështeten në zgjerimin e lëngut nën disk për të gjeneruar forcën e ngritjes. Avulli i thatë zgjerohet lehtë, prodhon ngritje të qëndrueshme. Me rrjedhën lëngu ose dyfazore me lagësi të lartë, sjellja e shpërthimit ndryshon. Disku mund të vibrojë, të mos arrijë ngritjen e plotë, ose — në rastin më të keq — të ngulet i hapur pasi do të duhej të rikthehej në pozicionin e tij.

Një montim i ventilave të sigurisë me pilot (trup prej hekuri të derdhur të grisur, tuba pilot prej çeliku antikorroziv). Tubat e pilotit dhe të ndjeshmërisë bëjnë që rimbyllja e besueshme të jetë veçanërisht e rëndësishme — vibracioni ose bllokimi i shkaktuar nga uji në qarkun e pilotit mund të ketë efekte zinxhirë.

Incidentet historike janë të rëndësishme këtu. Aksidenti i Njësisë 2 të Three Mile Island (1979) përfshinte një ventil lirimi me fuqi të bllokuar hapur (PORV) që lëshoi ujë dhe nuk rimbylli. Megjithëse PORV-të ndryshojnë nga ventilet me ngulës vlera të sigurisë , fizika themelore — lëshimi i ujit që çon në rimbyllje të pasigurtë — mbetet e lidhur.

5. Boshti i Standardeve

ASME Seksioni I dhe Seksioni VIII certifikojnë lulësia vlerë kapacitetin bazuar në avull të ngopur të thatë. Të dhënat e kapacitetit të Bordit Kombëtar ndjekin të njëjtën bazë.

Rezultati është një papërputhje sistematike: ventilet zgjidhen për avull të thatë, por funksionojnë me avull të lagur.

Ekziston një përjashtim. Standardi rus GOST 24570-81 lejon — por nuk kërkon — marrjen në konsideratë të raportit të përzierjes së avullit-me-uji gjatë përcaktimit të madhësisë vlera të sigurisë për boilerët e ujit të ngrohtë dhe ekonomizatorët. Shumica e juridiksioneve dhe projekteve ende përdorin dimensionimin e avullit të thatë si standard.

6. Rekomandime praktike për operatorët e boilerëve

1. Bëni pyetjen për thatësinë. Kur specifikoni një lulësia vlerë , mos supozoni një fraksion thatësie prej 1,0. Nëse thatësia e avullit në daljen e boilerit bie rregullisht nën 0,95, kapaciteti i valvulës duhet rievlerësuar bazuar në kushtet reale.

2. Kontrolloni ujin para se ai të arrijë valvulën. Lulësia vlerë pipat e hyrjes me kondensat të grumbulluar do të çlirojnë ujë gjatë ngritjes. Trapat e avullit duhet të funksionojnë saktë, dhe tubat e shkarkimit duhet të mbeten të pastër.

3. Zgjidhni materiale duke marrë parasysh erozionin. Materialet standarde të ulësive degradohen më shpejt nën goditjen e avullit të lagur. Konsideroni materiale më të fortë për sipërfaqet e hermetizimit në shërbim të avullit të lagur.

4. Zgjeroni intervalin e inspektimeve. Edhe pa ngritje, një lulësia vlerë në shërbim të avullit të lagur mund të vuajë dëmtim të ulësive nga goditja e vazhdueshme e pikave. Intervalët e rekomanduara të testimit nga NBIC duhet të konsiderohen si maksimume, jo si qëllime, në kushtet e avullit të lagur.

Përmbledhje

Çdo ton metrik avull bart 20 deri në 50 kg uji në fraksione tipike të thatësisë. As instrumentet e shtypjes, as ato të temperaturës nuk e zbulonin.

Ky ujë zvogëlon prodhimin e ndërnxënësit të nxehtësisë. Në lulësia vlerë , ai ndikon në saktësinë e kapacitetit, në jetëgjatësinë e ulëses dhe — në rastin më të keq — në aftësinë e ventilës për të rikthyer ulësen pas ngjitjes.

A mat pajisja juaj thatësinë e avullit në daljen e kazanit? Çfarë është shtypja dhe temperatura e avullit tuaj, dhe a specifikon kontrata juaj e furnizimit një fraksion thatësie?

Referenca

• Baza e certifikimit të kapacitetit: Standardet e Seksionit I/VIII të ASME dhe të Bordit Kombëtar për kapacitetin e ventilave të sigurisë për avullin e ngopur.

• Kufizimet e dimensionimit të dy-fazësh: API RP 520, Aneksi D — Dimensionimi i Ventilave të Sigurisë dhe të Nxjerrjes për Rrymën e Dy-Fazësh.

• Nën-prediktimi i HEM: studime eksperimentale të botuara mbi testimin e rrymës së ventilave të nxjerrjes së dy-fazësh.

• Probabiliteti i mbajtjes të hapur: vlerësimi teknik i NRC të SHBA-së për lulësia vlerë performancën në rastin e nxjerrjes së lëngjeve (përmbledhja e të dhënave të testit të EPRI).

• Mekanizmi i erozionit: literatura teknike e prodhuesve të volevave, përfshirë fletën e produktit EroSolve Wet Steam të IMI Critical Engineering (2024).

• Konteksti i incidentit TMI-2: dokumentimi historik i NRC të Shteteve të Bashkuara mbi aksidentin e Njësisë 2 të Three Mile Island.