Bagaimana Memilih Katup Pengaman yang Tepat: Panduan Langkah-demi-Langkah

Karena keragaman katup pengaman dan keragaman serta kompleksitas sistem tekanan, saat memilih katup pengaman, dampak dari faktor-faktor seperti suhu, tekanan, dan status fase medium dalam sistem harus dipertimbangkan. Secara bertahap tentukan tekanan nominal katup pengaman, peringkat tekanan-suhu, tingkat tekanan kerja pegas, diameter nominal, dan bentuk dasar. Terakhir, tentukan model katup pengaman yang akan dipilih.

I. Pemilihan Tekanan Nominal

Tekanan nominal dan tekanan yang disetel adalah konsep yang berbeda, yang harus diperhatikan saat menentukan dan memilih katup pengaman. Tekanan nominal PN adalah angka bulat yang digunakan sebagai kode referensi yang terkait dengan tekanan, yang dinyatakan dalam digit.

Pada katup pengaman, tekanan nominal mengacu pada tekanan tertinggi yang dapat ditahan pada saluran masuk katup pengaman. Ini terkait dengan bahan dan suhu. Tekanan nominal flensa di outlet katup pengaman umumnya satu hingga tiga tingkat lebih rendah daripada di saluran masuk, yang harus diperhatikan saat memilih.

Saat menentukan tekanan nominal katup pengaman, tekanan nominal harus lebih besar dari tekanan yang ditetapkan. Idealnya, tekanan saat katup pengaman dibuka penuh tidak boleh melebihi tekanan nominal katup pengaman. Seri tekanan nominal katup pengaman di Cina adalah 0.25, 0.6, 1.0, 1.6, 2.5, 4.0, 6.3, 10, 16, 32, 40MPa (Catatan: Katup pengaman dengan PN kurang dari 1.0 biasanya menggunakan badan katup besi tuang dan tidak disarankan untuk digunakan pada bejana tekan).

II. Peringkat Tekanan-Suhu

Saat memilih katup pengaman, dampak suhu harus dipertimbangkan. Saat suhu meningkat, tekanan kerja maksimum yang diijinkan pada tekanan nominal yang sama juga menurun. Tekanan nominal katup harus ditentukan berdasarkan media yang dilindungi, bahan katup, suhu kerja, dan tekanan kerja maksimum.

Tekanan kerja maksimum yang diijinkan dari katup pada berbagai suhu dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini atau dipilih dari GB / T 9124-2000, "Ketentuan Teknis untuk Flensa Pipa Baja".

Pt_maks=PN [σ]^t /[σ]²⁰⁰

di mana

• [σ]^t - Nilai tegangan yang diijinkan dari material pada suhu desain t℃, MPa;
• [σ]²⁰⁰ - Nilai tegangan yang diijinkan dari bahan pada -200 ℃, MPa;
• Pt_maks- Tekanan kerja maksimum yang diijinkan, MPa;
• PN- Tekanan nominal, MPa

III. Penentuan tingkat tekanan kerja pegas

Setelah menentukan tekanan nominal katup pengaman, katup pengaman bermuatan pegas juga perlu memilih tingkat tekanan kerja pegas. Tingkat tekanan kerja pegas mengacu pada rentang kerja yang diijinkan dari pegas yang dipilih. Melebihi jangkauan kerjanya dapat menyebabkan katup pengaman tidak berfungsi. Kisaran tekanan yang disetel dari katup pengaman bermuatan pegas adalah tingkat tekanan kerja pegas.

Tekanan yang disetel dari katup pengaman disesuaikan dengan mengubah jumlah kompresi pegas, dan berbagai kinerja katup pengaman juga dikontrol oleh pegas. Setiap pegas hanya dapat bekerja dalam kisaran tekanan yang ditetapkan. Melebihi kisaran ini memerlukan penggantian pegas, sehingga katup pengaman dengan tekanan nominal yang sama dibagi menjadi beberapa tingkat tekanan kerja yang berbeda sesuai dengan kisaran penyesuaian tekanan yang ditetapkan yang dirancang oleh pegas.

Dari perspektif memastikan kinerja katup pengaman, semakin kecil batas kisaran tekanan kerja pegas, semakin dapat memastikan kinerja katup pengaman. Metode klasifikasi yang lebih umum saat ini ditunjukkan pada tabel. Pengguna dapat merujuknya saat memilih pegas untuk katup pengaman.

IV. Penentuan diameter nominal katup pengaman

1. Diameter Nominal DN

Diameter Nominal DN mewakili ukuran semua aksesori perpipaan dalam sistem dalam bentuk angka, yang merupakan nilai referensi yang dibulatkan dan tidak sepenuhnya sesuai dengan ukuran diameter yang sebenarnya dalam bentuk angka.

Spesifikasi katup pengaman dibagi dengan diameter nominal, dan diameter nominal saluran masuk dan keluar katup pengaman berbeda sesuai dengan modelnya. Diameter nominal outlet dari katup pengaman terbuka penuh umumnya satu ukuran lebih besar dari diameter nominal saluran masuk, sedangkan diameter nominal saluran masuk dan saluran keluar dari katup pengaman terbuka mikro umumnya sama.

Lihat tabel di bawah ini untuk seri diameter nominal katup pengaman (unit: mm)

2. Penentuan Diameter Nominal

Diameter nominal katup pengaman harus ditentukan berdasarkan volume pelepasan pengaman, sehingga volume pelepasan pengaman harus dihitung terlebih dahulu, dan kemudian diameter aliran katup pengaman dihitung berdasarkan volume pelepasan pengaman, dengan mempertimbangkan koefisien pelepasan katup pengaman, kondisi tekanan balik, dll.

Saat menentukan diameter katup pengaman, prinsip yang paling mendasar adalah memilih katup pengaman yang debit pengenalnya lebih besar dan sedekat mungkin dengan volume debit pengaman. Volume pelepasan yang diperlukan (volume pelepasan pengaman) untuk mencegah tekanan berlebih yang berlebihan saat terjadi tekanan berlebih yang tidak normal ditentukan oleh kondisi kerja sistem atau peralatan dan penyebab tekanan berlebih, di antara faktor-faktor lainnya.

3. Diameter Aliran

Untuk katup pengaman, diameter aliran adalah diameter penampang minimum tenggorokan dudukan katup, dan diameter aliran secara langsung mempengaruhi kapasitas pelepasan katup pengaman. Saat memilih katup pengaman, pertama-tama hitung area pelepasan minimum yang diperlukan oleh sistem yang dilindungi berdasarkan volume pelepasan keselamatan dari sistem tekanan, dan kemudian hitung diameter aliran d ₀ . Kemudian tentukan diameter nominal katup pengaman. Lihat tabel di bawah ini

Diameter Nominal DN dan Diameter Aliran d₀ (satuan: mm)

V. Pemilihan jenis katup pengaman

Saat memilih katup pengaman, selain menentukan tekanan nominal, tekanan suhu, tingkat tekanan kerja pegas, dan diameter nominal, juga perlu memilih struktur katup pengaman yang sesuai dan bahan badan katup dan bagian internal utama sesuai dengan media kerja.

Prinsip dasar pemilihan jenis katup pengaman

(1) Gunakan katup pengaman pengangkatan penuh untuk mengeluarkan gas atau uap.

(2) Gunakan katup pengaman pengangkatan penuh atau pengangkatan rendah untuk mengeluarkan cairan.

(3) Katup pengaman dengan kunci inggris dapat digunakan untuk mengeluarkan uap atau udara.

(4) Untuk katup pengaman yang digunakan untuk gas dengan tekanan yang disetel lebih besar dari 3,0MPa dan suhu di atas 235 ° C, pertimbangkan untuk menggunakan katup pengaman dengan heat sink untuk mencegah media pelepasan mengikis pegas secara langsung.

(5) Gunakan katup pengaman kap terbuka ketika media pelepasan dibiarkan bocor ke atmosfer. Gunakan katup pengaman tertutup bila kebocoran ke atmosfer tidak diperbolehkan.

(6) Untuk emisi media yang sangat beracun, sangat korosif, dan sangat berbahaya, katup pengaman bellow harus dipilih.

(7) Untuk situasi dengan tekanan balik yang tinggi, pilih katup pengaman yang seimbang dengan tekanan balik atau katup pengaman yang dioperasikan oleh pilot.

(8) Dalam beberapa situasi penting, terkadang perlu memasang dua katup pengaman sebagai cadangan satu sama lain. Katup isolasi saluran masuk dan keluar dari dua katup pengaman harus menggunakan perangkat yang saling mengunci secara mekanis untuk memastikan bahwa area pelepasan yang diperlukan untuk kapal dapat dipenuhi kapan saja (termasuk selama periode pemeliharaan dan inspeksi).

2. Saat memilih katup pengaman, item berikut juga harus ditentukan

(1) Tertutup atau terbuka:

Kap mesin dan tutup katup pengaman tertutup disegel. Fungsinya pertama-tama untuk melindungi bagian internal dari kontaminan eksternal seperti debu tanpa memerlukan kinerja kedap udara; kedua, digunakan untuk mencegah tumpahan media beracun, mudah terbakar, dan media lain atau untuk pemulihan media, oleh karena itu diperlukan uji kedap udara. Ketika tipe tertutup dipilih dan uji kedap udara sisi outlet diperlukan, itu harus ditentukan pada saat pemesanan. Tekanan uji kedap udara umumnya ditetapkan pada 0,6MPa.

Katup pengaman terbuka, karena kapnya yang terbuka, membantu mengurangi suhu di ruang pegas dan terutama digunakan untuk media seperti uap.

(2) Apakah dilengkapi dengan kunci pas pengangkat:

Jika tes pembukaan reguler diperlukan untuk katup pengaman, pilih katup pengaman yang dilengkapi dengan kunci pengangkat. Ketika tekanan media mencapai lebih dari 75% dari tekanan yang ditetapkan, kunci pas pengangkat dapat digunakan untuk sedikit mengangkat cakram katup dari dudukannya untuk memeriksa fleksibilitas bukaan katup.

3. Pemilihan katup pengaman dengan struktur khusus

(1) Dengan katup pengaman radiator.

Digunakan dalam situasi di mana suhu sedang tinggi, untuk mengurangi suhu ruang pegas. Umumnya, ketika suhu katup pengaman tipe tertutup melebihi 250 ° C, dan suhu katup pengaman tipe terbuka melebihi 350 ° C, katup pengaman dengan radiator harus dipilih.

(2) Katup pengaman bellow.

Terutama digunakan dalam dua situasi berikut ini:

1) Digunakan untuk menyeimbangkan tekanan balik: Diameter efektif bellow katup pengaman bellow tekanan balik seimbang sama dengan diameter rata-rata permukaan penyegelan katup. Sebelum katup pengaman terbuka, gaya tekanan balik pada cakram katup berada dalam keadaan seimbang. Perubahan tekanan balik tidak mempengaruhi tekanan yang disetel; ketika tekanan balik bervariasi, dan perubahannya melebihi 10% dari tekanan yang disetel, jenis katup pengaman ini harus dipilih.

2) Digunakan dalam media korosif. Bellow mengisolasi pegas dan mekanisme pemandu dari media, sehingga mencegah bagian penting ini gagal karena korosi oleh media.

Setelah menentukan tekanan nominal, peringkat tekanan-suhu, peringkat tekanan kerja pegas, diameter nominal, dan tipe dasar katup pengaman, model katup pengaman yang akan dipilih akhirnya dapat ditentukan.

4. Contoh pemilihan

Pemilihan katup pengaman didasarkan pada parameter spesifik dari kondisi kerja. Sekarang, kami akan menjelaskan proses pemilihan katup pengaman untuk tiga status berbeda dalam sistem proses unit sambungan xylene dengan contoh 45 × 10⁴ t/a (menggunakan katup pengaman tipe pegas sebagai contoh).

(1) Digunakan untuk media gas

1) Parameter proses

• Nomor tag: SV-501
• Suhu pengoperasian: 40℃
• Mengatur tekanan pembukaan: 0,98MPa
• Tekanan balik: Atmosfer
• Debit desain (dianggap sebagai debit pengenal W_r ): 4660kg/jam
• Sedang: Udara terkompresi yang dimurnikan.

2) Langkah-langkah pemilihan

• Pilih rumus yang berlaku: Karena medianya adalah udara yang dimurnikan, maka rumus penghitungan medium gas harus digunakan.
• Periksa tabel properti gas: Indeks adiabatik K udara adalah 1,40.
• Temukan nilai C yang sesuai dengan nilai K, di mana nilai C adalah 2,7.
• Tentukan aliran medium: (Menurut GB/T12241-2005 untuk menilai apakah aliran gas kritis atau subkritis) Rumus penilaian spesifik dan definisi simbol dapat ditemukan dalam standar.
• Hitung perpindahan menurut rumus yang relevan.
• Pilih model katup pengaman terbuka penuh A42Y, dengan koefisien pelepasan terukur 0,75. Debit pengenal katup pengaman adalah W_r =Wt × 0,75
• Mengganti ke dalam persamaan di atas menghasilkan: 6213=7.49d ₀² , d₀ =28,8 (mm)
• Ketika d₀ = 32, diameter nominal yang sesuai dari katup pengaman terbuka penuh adalah DN50 (P_N adalah 1,6MPa).
• Tentukan bahannya: Karena medianya adalah udara terkompresi yang dimurnikan, badan katup baja karbon dapat digunakan.

3) Menentukan model

Melalui perhitungan, katup pengaman terbuka penuh A42Y16C-DN50 dapat dipilih, mengakhiri proses pemilihan.

(2) Untuk media uap

1) Parameter proses

• Nomor Tag: SV-407
• Suhu pengoperasian: 350℃
• Atur Tekanan Pembukaan: 2.64MPa
• Tekanan Balik: Atmosfer
• Debit Desain: 34450kg / jam

2) Langkah-langkah Seleksi:

Pilih rumus yang berlaku: Karena medianya adalah uap, tekanan masuk adalah tekanan pembukaan yang ditetapkan sebesar 2,64MPa <11MPa, dan suhu pengoperasian adalah 350 ℃; lihat tabel koefisien uap lewat jenuh, suhu jenuh uap pada tekanan absolut 2,74MPa adalah 230 ℃, dan faktor koreksi uap lewat jenuh yang sesuai adalah 0,87, gunakan rumus uap untuk perhitungan.

Tentukan rumus perhitungan yang relevan: Wtsh = 5,25AP_dKsh.

Gunakan katup pengaman tipe terbuka penuh model A48Y (untuk uap), dengan koefisien pelepasan terukur 0,75.

Debit pengenal katup pengaman Wrsh = Wtsh × 0,75.

Substitusikan ke dalam persamaan di atas, dapatkan: Wtsh × 0,75 = 5,25 × d₀² ×π/4×(2.64×1.03+0.1)×0.87, sehingga d₀ =67.

Periksa tabel yang terkait, bila d ₀ =80, diameter nominal yang sesuai untuk katup pengaman tipe terbuka penuh adalah DN125.

Ketika suhu kerja badan katup baja karbon berada pada 350 ℃, dan tekanan pembukaan (tekanan absolut) adalah 2.74Mpa, tekanan nominal katup pengaman yang dipilih adalah 4.0Mpa.

3) Menentukan model:

Melalui langkah-langkah di atas, A48Y40-DN125 dapat dipilih.

Catatan: Diameter nominal DN125 adalah khusus dan umumnya tidak digunakan. Jika DN150 dipilih, maka diameter tenggorokan katup pengaman yang sesuai adalah d₀ =100, yang jauh lebih besar dari d yang dihitung₀ (67), menyebabkan seringnya lompatan katup pengaman (bila diameter tenggorokan katup pengaman yang dipilih terlalu besar).