Le choix de la bonne soupape de sécurité est essentiel pour garantir la sécurité et l'efficacité des systèmes sous pression. Ce guide vous présente les facteurs clés à prendre en compte, tels que la température, la pression et l'état de la phase du fluide. À la fin de l'article, vous saurez comment déterminer la pression nominale, l'indice pression-température, la pression de service du ressort, ainsi que le type et la taille de soupape de sécurité appropriés pour votre application spécifique. Préparez-vous à prendre des décisions éclairées pour protéger votre équipement et vos opérations.
En raison de la diversité des soupapes de sûreté et de la diversité et de la complexité des systèmes sous pression, il convient, lors de la sélection d'une soupape de sûreté, de tenir compte de l'impact de facteurs tels que la température, la pression et l'état de la phase du fluide dans le système. Déterminez progressivement la pression nominale de la soupape de sécurité, la pression-température nominale, la pression de service du ressort, le diamètre nominal et la forme de base. Enfin, déterminez le modèle de la soupape de sécurité à choisir.
La pression nominale et la pression de tarage sont des concepts différents, auxquels il faut prêter attention lors de la détermination et de la sélection des soupapes de sûreté. La pression nominale PN est un nombre arrondi utilisé comme code de référence lié à la pression, exprimé en chiffres.
Dans les soupapes de sûreté, la pression nominale désigne la pression la plus élevée pouvant être supportée à l'entrée de la soupape de sûreté. Elle est liée aux matériaux et à la température. La pression nominale de la bride à la sortie de la soupape de sécurité est généralement inférieure d'un à trois niveaux à celle de l'entrée, ce qui doit être pris en compte lors de la sélection.
Lors de la détermination de la pression nominale d'une soupape de sécurité, la pression nominale doit être supérieure à la pression de tarage. Idéalement, la pression lorsque la soupape de sécurité est complètement ouverte ne doit pas dépasser la pression nominale de la soupape de sécurité. Les séries de pression nominale des soupapes de sûreté en Chine sont les suivantes : 0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10, 16, 32, 40MPa (Remarque : les soupapes de sûreté dont la pression nominale est inférieure à 1,0 utilisent généralement des corps de soupape en fonte et ne sont pas recommandées pour une utilisation dans des réservoirs sous pression).
Lors du choix d'une soupape de sécurité, il faut tenir compte de l'impact de la température. Lorsque la température augmente, la pression de service maximale admissible à la même pression nominale diminue en conséquence. La pression nominale de la soupape doit être déterminée en fonction du fluide à protéger, du matériau de la soupape, de la température de service et de la pression de service maximale.
La pression de service maximale admissible du robinet à différentes températures peut être calculée à l'aide de la formule ci-dessous ou sélectionnée dans la norme GB/T 9124-2000, "Technical Conditions for Steel Pipe Flanges" (conditions techniques pour les brides de tuyauterie en acier).
Ptmax=PN[σ]t /[σ]200
où
Après avoir déterminé la pression nominale de la soupape de sécurité, la soupape de sécurité à ressort doit également sélectionner le niveau de pression de travail du ressort. Le niveau de pression de travail du ressort se réfère à la plage de travail autorisée du ressort sélectionné. Le dépassement de cette plage de travail peut entraîner un dysfonctionnement de la soupape de sécurité. La plage de pression réglée de la soupape de sécurité à ressort correspond à la pression de service du ressort.
La pression de consigne de la soupape de sécurité est réglée en modifiant le degré de compression du ressort, et les différentes performances de la soupape de sécurité sont également contrôlées par le ressort. Chaque ressort ne peut fonctionner que dans une certaine plage de pression définie. Les soupapes de sécurité ayant la même pression nominale sont donc divisées en différentes catégories de pression de service en fonction de la plage de réglage de la pression de consigne définie par le ressort.
| PN | Classe de pression de travail du ressort (Mpa) | |||||||
| 1.6 | >0.1-0.25 | >0.25-0.4 | >0.4-0.5 | >0.5-0.6 | >0.6-0.8 | >0.0-1.0 | >1.0-1.3 | >1.3-1.6 |
| 4.0 | >1.3-1.6 | >1.6-2.0 | >2.0-2.5 | >2.5-3.2 | >3.2-4.0 | |||
| 6.3 | >2.5-3.2 | >3.2-4.0 | >4.0-5.0 | >5.0-6.3 | ||||
| 10.0 | >4.0-5.0 | >5.0-6.3 | >6.3-8 | >8-10.0 | ||||
| 16.0 | >10-13.0 | 13.0-16.0 | ||||||
| 32.0 | >16-19.0 | >19-22.0 | >22-25.0 | >25-29.0 | >29-32.0 | |||
Du point de vue de la garantie des performances de la soupape de sécurité, plus la limite de la plage de pression de travail du ressort est petite, plus elle peut garantir les performances de la soupape de sécurité. La méthode de classification la plus courante est indiquée dans le tableau. Les utilisateurs peuvent s'y référer lors de la sélection du ressort pour la soupape de sécurité.
Le diamètre nominal DN représente la taille de tous les accessoires de tuyauterie du système en termes numériques. Il s'agit d'une valeur de référence arrondie qui ne correspond pas complètement à la taille réelle du diamètre en termes numériques.
La spécification de la soupape de sécurité est divisée par le diamètre nominal, et le diamètre nominal de l'entrée et de la sortie de la soupape de sécurité est différent selon le modèle. Le diamètre nominal de sortie de la soupape de sécurité à ouverture totale est généralement supérieur d'une taille au diamètre nominal d'entrée, tandis que les diamètres nominaux d'entrée et de sortie de la soupape de sécurité à micro-ouverture sont généralement identiques.
Voir le tableau ci-dessous pour la série de diamètres nominaux des soupapes de sécurité (unité : mm)
| 1 | 15 | 100 | 350 | 1000 | 2000 | 3600 |
| 2 | 20 | 125 | 400 | 1100 | 2200 | 3800 |
| 3 | 25 | 150 | 450 | 1200 | 2400 | 4000 |
| 4 | 32 | 175 | 500 | 1300 | 2600 | |
| 5 | 40 | 200 | 600 | 1400 | 2800 | |
| 6 | 50 | 225 | 700 | 1500 | 3000 | |
| 8 | 65 | 250 | 800 | 1600 | 3200 | |
| 10 | 80 | 300 | 900 | 1800 | 3400 |
Le diamètre nominal de la soupape de sécurité doit être déterminé en fonction du volume de décharge de sécurité. Le volume de décharge de sécurité doit donc d'abord être calculé, puis le diamètre de débit de la soupape de sécurité est calculé en fonction du volume de décharge de sécurité, en tenant compte du coefficient de décharge de la soupape de sécurité, des conditions de contre-pression, etc.
Pour déterminer le diamètre de la soupape de sécurité, le principe de base est de choisir une soupape de sécurité dont le débit nominal est supérieur et aussi proche que possible du volume de décharge de sécurité. Le volume de décharge nécessaire (volume de décharge de sécurité) pour éviter une surpression excessive lorsqu'une surpression anormale se produit est déterminé par les conditions de fonctionnement du système ou de l'équipement et les causes de la surpression, entre autres facteurs.
Pour les soupapes de sûreté, le diamètre d'écoulement est le diamètre transversal minimum de la gorge du siège de la soupape, et le diamètre d'écoulement affecte directement la capacité de décharge de la soupape de sûreté. Lors de la sélection d'une soupape de sécurité, il faut d'abord calculer la surface de décharge minimale requise par le système protégé sur la base du volume de décharge de sécurité du système sous pression, puis calculer le diamètre d'écoulement d 0 . Déterminez ensuite le diamètre nominal de la soupape de sécurité. Voir le tableau ci-dessous
Diamètre nominal DN et diamètre d'écoulement d0 (unité : mm)
| DN | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 150 | 200 | |
| d0 | Type de levage complet | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 100 | 125 | |||
| Type de levage bas | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | |||
Lors de la sélection d'une soupape de sécurité, outre la détermination de la pression nominale, de la température-pression, du niveau de pression de service du ressort et du diamètre nominal, il est également nécessaire de choisir la structure appropriée de la soupape de sécurité et le matériau du corps de la soupape et des principales pièces internes en fonction du fluide de travail.
(1) Utiliser des soupapes de sécurité à levée totale pour l'évacuation du gaz ou de la vapeur.
(2) Utiliser des soupapes de sécurité à pleine levée ou à faible levée pour l'évacuation des liquides.
(3) Les soupapes de sécurité à clé peuvent être utilisées pour l'évacuation de la vapeur ou de l'air.
(4) Pour les soupapes de sécurité utilisées pour des gaz dont la pression de tarage est supérieure à 3,0 MPa et la température supérieure à 235°C, il convient d'envisager l'utilisation de soupapes de sécurité dotées de dissipateurs thermiques afin d'empêcher le fluide de décharge d'éroder directement le ressort.
(5) Utiliser des soupapes de sécurité à chapeau ouvert lorsque le fluide de décharge peut s'échapper dans l'atmosphère. Utiliser des soupapes de sécurité fermées lorsque les fuites dans l'atmosphère ne sont pas autorisées.
(6) Pour l'émission de fluides hautement toxiques, fortement corrosifs et extrêmement dangereux, il convient de choisir des soupapes de sécurité à soufflet.
(7) En cas de contre-pression élevée, choisir des soupapes de sécurité équilibrées en fonction de la contre-pression ou des soupapes de sécurité pilotées.
(8) Dans certaines situations importantes, il est parfois nécessaire d'installer deux soupapes de sécurité en remplacement l'une de l'autre. Les vannes d'isolement d'entrée et de sortie des deux soupapes de sécurité doivent être équipées de dispositifs de verrouillage mécanique afin de garantir que la zone de décharge requise pour le navire puisse être respectée à tout moment (y compris pendant les périodes d'entretien et d'inspection).
Le chapeau et le capuchon d'une soupape de sécurité fermée sont scellés. Sa fonction est tout d'abord de protéger les parties internes des contaminants externes tels que la poussière sans exiger de performance en matière d'étanchéité à l'air ; ensuite, elle est utilisée pour empêcher le déversement de fluides toxiques, inflammables et autres ou pour la récupération de fluides, d'où la nécessité d'un essai d'étanchéité à l'air. Lorsqu'un type fermé est choisi et qu'un test d'étanchéité à l'air du côté de la sortie est requis, il doit être spécifié au moment de la commande. La pression d'essai d'étanchéité à l'air est généralement fixée à 0,6 MPa.
Les soupapes de sécurité ouvertes, grâce à leur chapeau ouvert, permettent de réduire la température dans la chambre du ressort et sont principalement utilisées pour des fluides tels que la vapeur.
Si des tests d'ouverture réguliers sont nécessaires pour la soupape de sécurité, choisissez une soupape de sécurité équipée d'une clé de levage. Lorsque la pression du fluide atteint plus de 75% de la pression de tarage, la clé de levage peut être utilisée pour soulever légèrement le disque de la soupape du siège afin de vérifier la flexibilité de l'ouverture de la soupape.
Utilisée dans les situations où la température du fluide est élevée, afin de réduire la température de la chambre du ressort. En général, lorsque la température d'une soupape de sécurité de type fermé dépasse 250°C et que la température d'une soupape de sécurité de type ouvert dépasse 350°C, il convient de choisir une soupape de sécurité avec radiateur.
Principalement utilisé dans les deux situations suivantes :
1) Utilisation pour équilibrer la contre-pression : le diamètre effectif du soufflet de la soupape de sécurité à soufflet équilibré contre la contre-pression est égal au diamètre moyen de la surface d'étanchéité de la soupape. Avant l'ouverture de la soupape de sécurité, la force de la contre-pression sur le disque de la soupape est équilibrée. Les variations de la contre-pression n'affectent pas la pression de tarage ; lorsque la contre-pression est variable et que sa variation dépasse 10% de la pression de tarage, il convient de choisir ce type de soupape de sécurité.
2) Utilisé dans des milieux corrosifs. Les soufflets isolent le ressort et le mécanisme de guidage du fluide, empêchant ainsi la défaillance de ces pièces importantes due à la corrosion par le fluide.
Après avoir déterminé la pression nominale, la température nominale, la pression de service du ressort, le diamètre nominal et le type de base de la soupape de sécurité, il est possible de déterminer le modèle de la soupape de sécurité à choisir.
La sélection d'une soupape de sécurité est basée sur les paramètres spécifiques des conditions de travail. Nous allons maintenant expliquer le processus de sélection des soupapes de sécurité pour trois états différents dans un système de processus d'unité conjointe de xylène avec un exemple de 45×104 t/a (en prenant l'exemple des soupapes de sécurité à ressort).
1) Paramètres du processus
2) Étapes de la sélection
3) Déterminer le modèle
Le calcul permet de sélectionner la soupape de sécurité à ouverture totale A42Y16C-DN50, ce qui met fin au processus de sélection.
1) Paramètres du processus
2) Étapes de sélection :
Sélectionnez la formule applicable : Puisque le fluide est de la vapeur, la pression d'entrée est la pression d'ouverture réglée de 2,64MPa < 11MPa, et la température de fonctionnement est 350℃ ; se référer au tableau de coefficient de vapeur surchauffée, la température saturée de la vapeur à une pression absolue de 2,74MPa est 230℃, et le facteur de correction de la vapeur surchauffée correspondant est 0,87, utiliser la formule de la vapeur pour le calcul.
Déterminer la formule de calcul correspondante : Wtsh=5,25APdKsh.
Utiliser la soupape de sécurité à ouverture totale modèle A48Y (pour la vapeur), avec un coefficient de décharge nominal de 0,75.
Le débit nominal de la soupape de sécurité Wrsh=Wtsh×0,75.
En substituant l'équation ci-dessus, on obtient : Wtsh×0,75=5,25×d02 ×π/4×(2.64×1.03+0.1)×0.87, donc d0 =67.
Vérifier les tableaux correspondants, lorsque d 0 =80, le diamètre nominal correspondant pour la soupape de sécurité à ouverture totale est DN125.
Lorsque la température de travail du corps de la soupape en acier au carbone est de 350℃, et que la pression d'ouverture (pression absolue) est de 2,74Mpa, la pression nominale de la soupape de sécurité sélectionnée est de 4,0Mpa.
3) Déterminer le modèle :
Les étapes ci-dessus permettent de sélectionner A48Y40-DN125.
Note : Le diamètre nominal DN125 est spécial et n'est généralement pas utilisé. Si l'on choisit le DN150, le diamètre du col de la soupape de sécurité correspondante est d0 =100, ce qui est beaucoup plus important que la valeur calculée de d0 (67), ce qui provoque des sauts fréquents de la soupape de sécurité (lorsque le diamètre de gorge sélectionné de la soupape de sécurité est trop grand).
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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