La scelta della giusta valvola di sicurezza è fondamentale per garantire la sicurezza e l'efficienza dei sistemi a pressione. Questa guida illustra i fattori chiave da considerare, come la temperatura, la pressione e lo stato di fase del fluido. Alla fine dell'articolo, capirete come determinare la pressione nominale, il grado di pressione-temperatura, la pressione di esercizio della molla e il tipo e le dimensioni della valvola di sicurezza appropriati per la vostra applicazione specifica. Preparatevi a prendere decisioni informate per proteggere le vostre apparecchiature e le vostre operazioni.
A causa della diversità delle valvole di sicurezza e della diversità e complessità dei sistemi a pressione, nella scelta della valvola di sicurezza occorre considerare l'impatto di fattori quali la temperatura, la pressione e lo stato di fase del fluido all'interno del sistema. Determinare gradualmente la pressione nominale della valvola di sicurezza, il rating di pressione-temperatura, il grado di pressione di esercizio della molla, il diametro nominale e la forma di base. Infine, determinare il modello della valvola di sicurezza da scegliere.
La pressione nominale e la pressione di taratura sono concetti diversi, che devono essere tenuti in considerazione nella determinazione e nella scelta delle valvole di sicurezza. La pressione nominale PN è un numero arrotondato utilizzato come codice di riferimento relativo alla pressione, espresso in cifre.
Nelle valvole di sicurezza, la pressione nominale si riferisce alla pressione massima che può essere sopportata all'ingresso della valvola di sicurezza. È legata ai materiali e alla temperatura. La pressione nominale della flangia all'uscita della valvola di sicurezza è generalmente da uno a tre livelli più bassa di quella all'ingresso, il che va tenuto presente al momento della scelta.
Quando si determina la pressione nominale di una valvola di sicurezza, la pressione nominale deve essere maggiore della pressione di taratura. Idealmente, la pressione quando la valvola di sicurezza è completamente aperta non dovrebbe superare la pressione nominale della valvola di sicurezza. Le serie di pressione nominale delle valvole di sicurezza in Cina sono 0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10, 16, 32, 40MPa (Nota: le valvole di sicurezza con PN inferiore a 1,0 di solito utilizzano corpi valvola in ghisa e non sono raccomandate per l'uso in recipienti a pressione).
Quando si sceglie una valvola di sicurezza, è necessario considerare l'impatto della temperatura. All'aumentare della temperatura, la pressione massima di esercizio consentita a parità di pressione nominale diminuisce di conseguenza. La pressione nominale della valvola deve essere determinata in base al fluido da proteggere, al materiale della valvola, alla temperatura di esercizio e alla pressione massima di esercizio.
La pressione di esercizio massima consentita della valvola a varie temperature può essere calcolata utilizzando la formula seguente o selezionata da GB/T 9124-2000, "Technical Conditions for Steel Pipe Flanges".
Ptmassimo=PN[σ]t /[σ]200
dove
Dopo aver determinato la pressione nominale della valvola di sicurezza, la valvola di sicurezza a molla deve anche selezionare il grado di pressione di esercizio della molla. Il grado di pressione di lavoro della molla si riferisce al campo di lavoro consentito della molla selezionata. Il superamento del campo di lavoro può causare il malfunzionamento della valvola di sicurezza. Il campo di pressione impostato della valvola di sicurezza a molla è il grado di pressione di lavoro della molla.
La pressione impostata della valvola di sicurezza viene regolata modificando la quantità di compressione della molla e anche le varie prestazioni della valvola di sicurezza sono controllate dalla molla. Ciascuna molla può funzionare solo entro un certo intervallo di pressione nominale. Le valvole di sicurezza con la stessa pressione nominale sono suddivise in diversi gradi di pressione di esercizio in base al campo di regolazione della pressione di taratura progettato dalla molla.
| PN | Pressione di esercizio della molla (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 | |||
Dal punto di vista della garanzia delle prestazioni della valvola di sicurezza, quanto più piccolo è il limite del campo di pressione di esercizio della molla, tanto più può garantire le prestazioni della valvola di sicurezza. Il metodo di classificazione attualmente più diffuso è riportato nella tabella. Gli utenti possono fare riferimento ad esso per la scelta della molla per la valvola di sicurezza.
Il diametro nominale DN rappresenta la dimensione di tutti gli accessori delle tubazioni nel sistema in termini numerici, che è un valore di riferimento arrotondato e non corrisponde completamente alla dimensione effettiva del diametro in termini numerici.
Le specifiche della valvola di sicurezza sono suddivise in base al diametro nominale e il diametro nominale dell'ingresso e dell'uscita della valvola di sicurezza è diverso a seconda del modello. Il diametro nominale di uscita della valvola di sicurezza ad apertura totale è generalmente di una taglia superiore al diametro nominale di ingresso, mentre i diametri nominali di ingresso e uscita della valvola di sicurezza a microapertura sono generalmente uguali.
Vedere la tabella seguente per la serie di diametri nominali delle valvole di sicurezza (unità: 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 |
Il diametro nominale della valvola di sicurezza deve essere determinato in base al volume di scarico di sicurezza, quindi è necessario calcolare prima il volume di scarico di sicurezza e poi il diametro di flusso della valvola di sicurezza in base al volume di scarico di sicurezza, tenendo conto del coefficiente di scarico della valvola di sicurezza, delle condizioni di contropressione, ecc.
Nel determinare il diametro della valvola di sicurezza, il principio fondamentale è quello di scegliere una valvola di sicurezza la cui portata nominale sia maggiore e il più possibile vicina al volume di scarico di sicurezza. Il volume di scarico necessario (volume di scarico di sicurezza) per prevenire una sovrapressione eccessiva in caso di sovrapressione anomala è determinato, tra gli altri fattori, dalle condizioni di lavoro dell'impianto o dell'apparecchiatura e dalle cause della sovrapressione.
Per le valvole di sicurezza, il diametro di flusso è il diametro minimo della sezione trasversale della gola della sede della valvola e il diametro di flusso influisce direttamente sulla capacità di scarico della valvola di sicurezza. Quando si sceglie una valvola di sicurezza, calcolare innanzitutto l'area di scarico minima richiesta dal sistema protetto in base al volume di scarico di sicurezza del sistema in pressione, quindi calcolare il diametro di flusso d 0 . Determinare quindi il diametro nominale della valvola di sicurezza. Vedere la tabella seguente
Diametro nominale DN e diametro di flusso d0 (unità: mm)
| DN | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 150 | 200 | |
| d0 | Tipo di ascensore completo | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 100 | 125 | |||
| Tipo a basso sollevamento | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | |||
Nella scelta di una valvola di sicurezza, oltre a determinare la pressione nominale, la temperatura-pressione, il livello di pressione di esercizio della molla e il diametro nominale, è necessario scegliere la struttura appropriata della valvola di sicurezza e il materiale del corpo valvola e delle principali parti interne in base al mezzo di lavoro.
(1) Utilizzare valvole di sicurezza a sollevamento totale per lo scarico di gas o vapore.
(2) Utilizzare valvole di sicurezza a sollevamento totale o basso per lo scarico di liquidi.
(3) Le valvole di sicurezza con chiave possono essere utilizzate per scaricare vapore o aria.
(4) Per le valvole di sicurezza utilizzate per gas con pressione di taratura superiore a 3,0 MPa e temperatura superiore a 235°C, considerare l'utilizzo di valvole di sicurezza con dissipatori di calore per evitare che il fluido di scarico eroda direttamente la molla.
(5) Utilizzare valvole di sicurezza a coperchio aperto quando il fluido di scarico può fuoriuscire nell'atmosfera. Utilizzare valvole di sicurezza chiuse quando non è consentita la fuoriuscita nell'atmosfera.
(6) Per l'emissione di sostanze altamente tossiche, fortemente corrosive ed estremamente pericolose, è necessario scegliere valvole di sicurezza a soffietto.
(7) Per situazioni di elevata contropressione, scegliere valvole di sicurezza bilanciate per la contropressione o valvole di sicurezza pilotate.
(8) In alcune situazioni importanti, a volte è necessario installare due valvole di sicurezza come backup l'una dell'altra. Le valvole di isolamento in ingresso e in uscita delle due valvole di sicurezza devono adottare dispositivi di interblocco meccanico per garantire che l'area di scarico richiesta per il serbatoio possa essere rispettata in qualsiasi momento (anche durante i periodi di manutenzione e ispezione).
Il coperchio e il cappuccio di una valvola di sicurezza chiusa sono sigillati. La sua funzione è innanzitutto quella di proteggere le parti interne da contaminanti esterni, come la polvere, senza richiedere prestazioni ermetiche; in secondo luogo, viene utilizzata per prevenire la fuoriuscita di sostanze tossiche, infiammabili e di altro tipo o per il recupero di sostanze, per cui è necessario un test di ermeticità. Quando si sceglie un tipo chiuso e si richiede un test di tenuta all'aria sul lato di uscita, è necessario specificarlo al momento dell'ordine. La pressione di prova dell'ermeticità è generalmente fissata a 0,6 MPa.
Le valvole di sicurezza aperte, grazie al loro coperchio aperto, contribuiscono a ridurre la temperatura nella camera della molla e sono utilizzate principalmente per fluidi come il vapore.
Se la valvola di sicurezza deve essere sottoposta a regolari test di apertura, scegliere una valvola di sicurezza dotata di chiave di sollevamento. Quando la pressione del fluido raggiunge più di 75% della pressione impostata, la chiave di sollevamento può essere utilizzata per sollevare leggermente il disco della valvola dalla sede e verificare la flessibilità dell'apertura della valvola.
Utilizzata in situazioni in cui la temperatura media è elevata, per ridurre la temperatura della camera della molla. In genere, quando la temperatura di una valvola di sicurezza di tipo chiuso supera i 250°C e la temperatura di una valvola di sicurezza di tipo aperto supera i 350°C, è necessario scegliere una valvola di sicurezza con radiatore.
Si utilizza principalmente nelle due situazioni seguenti:
1) Utilizzata per bilanciare la contropressione: il diametro effettivo del soffietto della valvola di sicurezza a soffietto bilanciato per la contropressione è uguale al diametro medio della superficie di tenuta della valvola. Prima dell'apertura della valvola di sicurezza, la forza della contropressione sul disco della valvola è in uno stato di equilibrio. Le variazioni della contropressione non influiscono sulla pressione impostata; quando la contropressione è variabile e la sua variazione supera i 10% della pressione impostata, è opportuno scegliere questo tipo di valvola di sicurezza.
2) Utilizzato in ambienti corrosivi. I soffietti isolano la molla e il meccanismo di guida dal fluido, evitando così che queste parti importanti si guastino a causa della corrosione del fluido.
Dopo aver determinato la pressione nominale, il grado di pressione-temperatura, la pressione di esercizio della molla, il diametro nominale e il tipo di base della valvola di sicurezza, è possibile determinare il modello di valvola di sicurezza da scegliere.
La selezione di una valvola di sicurezza si basa sui parametri specifici delle condizioni di lavoro. Ora spiegheremo il processo di selezione delle valvole di sicurezza per tre diversi stati in un sistema di processo di unità di xilene con un esempio di 45×104 t/a (utilizzando come esempio le valvole di sicurezza a molla).
1) Parametri di processo
2) Fasi di selezione
3) Determinare il modello
Attraverso il calcolo, è possibile selezionare la valvola di sicurezza A42Y16C-DN50 ad apertura totale, concludendo il processo di selezione.
1) Parametri di processo
2) Fasi di selezione:
Selezionare la formula applicabile: Poiché il mezzo è il vapore, la pressione di ingresso è la pressione di apertura impostata di 2,64MPa < 11MPa e la temperatura di esercizio è di 350℃; facendo riferimento alla tabella dei coefficienti del vapore surriscaldato, la temperatura satura del vapore a una pressione assoluta di 2,74MPa è di 230℃ e il corrispondente fattore di correzione del vapore surriscaldato è di 0,87, utilizzare la formula del vapore per il calcolo.
Determinare la formula di calcolo pertinente: Wtsh=5,25APdKsh.
Utilizzare la valvola di sicurezza di tipo full-open modello A48Y (per il vapore), con un coefficiente di scarico nominale di 0,75.
La portata nominale della valvola di sicurezza Wrsh=Wtsh×0,75.
Sostituendo l'equazione precedente, si ottiene: Wtsh×0,75=5,25×d02 ×π/4×(2,64×1,03+0,1)×0,87, quindi d0 =67.
Controllare le tabelle relative, quando d 0 =80, il diametro nominale corrispondente per la valvola di sicurezza di tipo full-open è DN125.
Quando la temperatura di esercizio del corpo valvola in acciaio al carbonio è di 350℃ e la pressione di apertura (pressione assoluta) è di 2,74Mpa, la pressione nominale della valvola di sicurezza selezionata è di 4,0Mpa.
3) Determinare il modello:
Attraverso i passaggi sopra descritti, è possibile selezionare A48Y40-DN125.
Nota: il diametro nominale DN125 è speciale e generalmente non viene utilizzato. Se si sceglie il DN150, il diametro della gola della valvola di sicurezza corrispondente è d0 =100, che è molto più grande di quello calcolato per d0 (67), causando frequenti salti della valvola di sicurezza (quando il diametro della gola selezionato della valvola di sicurezza è troppo grande).
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