Set pressure предохранительного клапана (4 видео)

ГОСТ 31294-2005*
________________
* Измененная редакция, Изм. N 3.

КЛАПАНЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Общие технические условия

Direct-acting safety valves. General specifications

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

1 РАЗРАБОТАН закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ ЦКБА»), Техническим комитетом по стандартизации ТК 259 «Трубопроводная арматура и сильфоны»

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии Российской Федерации

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол N 22 от 4 ноября 2005 г.)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Министерство торговли и экономического развития Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

Национальный институт стандартов и метрологии Кыргызской Республики

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 апреля 2008 г. N 91-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31294-2005 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2008 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 12, 2009 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

ВНЕСЕНЫ: Изменение N 1, принятое Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол N 44 от 15.10.2010). Государство-разработчик Россия. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28.02.2011 N 23-ст введено в действие на территории РФ с 01.07.2011; Изменение N 2, принятое Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол N 55-П от 25.03.2013). Государство-разработчик Россия. Приказом Росстандарта от 18.08.2014 N 889-ст введено в действие на территории РФ с 01.10.2014; Изменение N 3, утвержденное и введенное в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19.05.2021 N 394-ст c 01.07.2021

Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту ИУС N 5, 2011 год; ИУС N 11, 2014 год; ИУС N 8, 2021

Содержание

1 Область применения
2 Нормативные ссылки
Расчет предохранительных клапанов на случай пожара по стандартам API. Часть 1. Методика расчета
Алгоритм расчета
📹 Видео

Видео:Как работают предохранительные клапаны прямого и непрямого действия?Скачать

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на предохранительные клапаны прямого действия общепромышленного назначения номинальных диаметров от 10 до 300 (включительно) на номинальное давление до 400 (включительно) для жидких и газообразных агрессивных и неагрессивных сред с температурой от минус 110 °С (163 К) до 600 °С (873 К), предназначенные для защиты оборудования от аварийного повышения давления выпуском (сбросом) среды из него в атмосферу или в систему низкого давления.

Настоящий стандарт может быть использован для подтверждения (оценки) соответствия.

В конструкторской (КД) и эксплуатационной (ЭД) документации, разработанной до выхода настоящего стандарта, допускается использовать термины, определения и показатели, действующие на момент разработки КД и ЭД.

Видео:Предохранительный клапан: для чего нуженСкачать

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.602-2013 Единая система конструкторской документации. Ремонтные документы

ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования

ГОСТ 9.302-88 (ИСО 1463-82, ИСО 2064-80, ИСО 2106-82, ИСО 2128-76, ИСО 2177-85, ИСО 2178-82, ИСО 2360-82, ИСО 2361-82, ИСО 2819-80, ИСО 3497-76, ИСО 3543-81, ИСО 3613-80, ИСО 3882-86, ИСО 3892-80, ИСО 4516-80, ИСО 4518-80, ИСО 4522-1-85, ИСО 4522-2-85, ИСО 4524-1-85, ИСО 4524-3-85, ИСО 4524-5-85, ИСО 8401-86) Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.063-2015 Арматура трубопроводная. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.085-2017 Арматура трубопроводная. Клапаны предохранительные. Выбор и расчет пропускной способности

ГОСТ 15.001-88* Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 15.301-2016 «Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство».

ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения

ГОСТ 27.002-2015 Надежность в технике. Термины и определения

ГОСТ 356-80 Арматура и детали трубопроводов. Давления номинальные, пробные и рабочие. Ряды

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 2822-78 Концы цапковые и штуцерные судовой арматуры и соединительных частей трубопроводов. Основные параметры, размеры и технические требования

ГОСТ 2874-82* Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством

* В Российской Федерации действуют МУ 2.1.5.1183-03 «Санитарно-эпидемиологический надзор за использованием воды в системах технического водоснабжения промышленных предприятий» и СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».

ГОСТ 2991-85 Ящики дощатые неразборные для грузов массой до 500 кг. Общие технические условия

ГОСТ 3242-79 Соединения сварные. Методы контроля качества

ГОСТ 4666-2015 Арматура трубопроводная. Требования к маркировке

ГОСТ 5890-78 Соединения труб штуцерно-торцовые. Технические условия

ГОСТ 6527-68 Концы муфтовые с трубной цилиндрической резьбой. Размеры

ГОСТ 7505-89 Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски

ГОСТ 8479-70 Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия

ГОСТ 8908-81** Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные углы и допуски углов

** В Российской Федерации в части пункта 1.2 действует ГОСТ Р 53441-2009 (ИСО 2538:1998) «Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Нормальные углы и уклоны призм».

ГОСТ 9012-59 (ИСО 410-82, ИСО 6506-81) Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю

ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-66) Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу

ГОСТ 9142-2014 Ящики из гофрированного картона. Общие технические условия

ГОСТ 9150-2002 (ИСО 68-1-98) Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль

ГОСТ 9399-81 Фланцы стальные резьбовые на Py 20-100 МПа (200-1000 кгс/см ). Технические условия

ГОСТ 9544-2015 Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов

ГОСТ 10198-91 Ящики деревянные для грузов массой св. 200 до 20000 кг. Общие технические условия

ГОСТ 10549-80 Выход резьбы. Сбеги, недорезы, проточки, фаски

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

Видео:Клапан сброса давления (Предохранительный клапан. Переливной клапан) (pressure relief valve).Скачать

Расчет предохранительных клапанов на случай пожара по стандартам API. Часть 1. Методика расчета

Автор: А.В. Малинин (ООО «Экспро»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №5/2016

Читайте также: Перепускной клапан ауди а4 алт

В статье [1] были рассмотрены основы расчета предохранительных клапанов «на пожар», установленных на емкостном оборудовании со сжиженными углеводородными газами и легковоспламеняющимися жидкостями, проанализированы проблемы, связанные с расчетом клапанов, а также приведены результаты расчета предохранительных клапанов на шаровых резервуарах с 1,3-бутадиеном (дивинилом). Настоящая публикация посвящена обзору американской методики расчета предохранительных клапанов (ППК) на случай пожара рядом с аппаратами, в которых хранятся жидкие (в том числе сжиженные) продукты.

По умолчанию в тексте под термином ППК следует понимать предохранительные клапаны прямого действия: предохранительные устройства, которые открываются непосредственно под действием давления рабочей среды.

Открытие клапанов непрямого действия осуществляется путем использования постороннего источника давления или электроэнергии. Общепринятое название таких устройств – импульсные предохранительные устройства.

Гармонизация российской нормативной базы, продолжающаяся на протяжении последних лет, никоим образом не коснулась вопроса выбора предохранительных клапанов в случае пожара рядом с сосудами и аппаратами, на которых они установлены. Следует напомнить, что в России основными стандартами, в соответствии с которыми проводится расчет предохранительных клапанов, являются ГОСТ 12.2.085–2002 [2] и ГОСТ 31294–2005 [3]. ГОСТ12.2.085–2002 применяют для расчета и подбора предохранительных клапанов, а ГОСТ 31294–2005 используют для выбора диаметров входящего и отводящего трубопроводов клапана. В указанных стандартах методика расчета ППК на пожар отсутствует. Описание и перечень документации, по которым в России осуществляют расчет ППК в случае пожара, были приведены в статье [1].

Для понимания общей ситуации современного состояния системы российской нормативно-методической документации по расчету и проектированию систем аварийного сброса по сравнению с аналогичными системами документации США и стран ЕС читателям рекомендуется ознакомиться с работой [4].

Далее будут рассмотрены стандарты американского института нефти API (American Petroleum Institute) API 520 [5] и API 521 [6]. По мнению автора, в указанных стандартах не приведена полноценная методика расчета ППК на пожар (отсутствуют пояснения по расчету смоченной поверхности аппаратов с различными геометрическими днищами, не приведены примеры подбора клапанов для случая пожара), но в них описаны ключевые моменты и приведены расчетные формулы по этому вопросу. В связи с этим во многих публикациях и технических изданиях [7–10] обычно указывают, что ППК рассчитан по методике API 520, 521. Следует отметить, что стандарт API 521 идентичен международному стандарту ISO 23251 [11].

Следует подробнее остановиться на некоторых пунктах документов [5, 6] для специалистов, которые будут изучать методику расчета в оригинальной редакции.

В стандарте API 520 [5] представлены подробные данные по расчету площади сечения ППК и разрывных мембран для различных сред (водяной пар, газы и жидкости), в том числе для двухфазных потоков. Сама методика расчета на пожар ППК в стандарте API 520 [5] отсутствует.

Общий алгоритм расчета ППК на пожар приведен в стандарте API 521 [6] в разделе 5.15 «External pool fires».

В разделе 5.15 приведена в основном теория по воздействию пламени на поверхность сосудов и потере прочности стали при перегреве. Наибольший интерес представляет собой подраздел 5.15.2.2 «Heat absorption equations for vessels», где приведены уравнения расчета теплопоглощения смоченной поверхности сосуда.

Перед тем, как привести методику расчета, сделаем небольшие пояснения, связанные с особенностями пунктуации, принятыми в зарубежной технической документации. В обоих языках расстановка знаков препинания в тексте регулируется определенными правилами, но в английском языке эти правила менее жесткие. В частности, в десятичных дробях целое число отделяется от дроби точкой, а в больших цифрах (десятки тысяч, миллионы и т.д.) запятой. Например: $1,000,000 – один миллион долларов; 34,500 W – тридцать четыре тысячи пятьсот Ватт; 1,3% – одна целая три десятых процента.

По собственному опыту автор может сказать, что многие российские переводчики интерпретируют запятую в зарубежной технической документации как знак, отделяющий целое число от дроби, поэтому автор уделил этому внимание. В статье, чтобы не возникло недоразумений, будут использованы привычные для нас запятые в качестве разделителя целого числа и дроби, а большие числа будут приведены без всяких знаков препинания.

В пояснениях к формулам расчета будут указаны единицы измерения, приведенные в оригинальной методике, а в скобках даны обозначения зарубежных единиц измерения, принятые в России. Приведенная далее методика может быть использована для расчета предохранительных клапанов на емкостном оборудовании с жидкими средами, подверженными огневому воздействию, т.е. на случай пожара рядом с аппаратом. К аппаратам, содержащим только газовую фазу (аппараты, не имеющие смоченной поверхности), рассматриваемая методика не применима. Как уже упоминалось, полноценная методика в API 520, 521 не представлена, поэтому в статье, чтобы не путать читателей ссылками то на один, то на другой стандарт, будет указан один источник [12], в котором приведена полная методика расчета с примерами, основанная на данных API 520, 521.

Видео:Предохранительный клапан прямого действия.Скачать

Алгоритм расчета

Шаг 1. Определение площади смоченной поверхности аппарата.

Для аппаратов различной геометрической формы площадь смоченной поверхности определяется по следующим формулам: 1. Для сферического аппарата (шаровой резервуар)

AUS wet = πDFeff, ft2 (фут2). (1) 2. Для горизонтального цилиндрического аппарата с плоскими днищами

AUS wet = βрад.D(L + D/2) – Dsinβрад(D/2 – Feff), ft2 (фут2) (2) или

AUS wet = (πDβгр/180)(L + D/2) – – sinβгр(D/2 – Feff), ft2 (фут2). (3) 3. Для горизонтального цилиндрического аппарата со сферическими днищами

AUS wet = πD[(L –D)(βрад./π) + Feff], ft2 (фут2), (4) или

AUS wet = πD , ft2 (фут2). (5) 4. Для вертикального цилиндрического аппарата с плоскими днищами: 4.1. Частично заполненный аппарат (Es
Рис. 1. Типы аппаратов:
1 – горизонтальный цилиндрический аппарат со сферическими днищами; 2 – вертикальный цилиндрический аппарат со сферическими днищами; 3 – сферический аппарат Рис. 2. Типы аппаратов:
1 – горизонтальный цилиндрический аппарат с плоскими днищами; 2 – вертикальный цилиндрический аппарат с плоскими днищами (частично заполненный); 3 – вертикальный цилиндрический аппарат с плоскими днищами (полностью заполненный)

На рис. 1, 2 приведены типы аппаратов и указаны основные размеры, используемые в расчете.

Шаг 2. Определение теплопоглощения смоченной поверхности аппарата.

В единицах измерения, применяемых в Англии и США (US units). При наличии в аппарате надлежащего дренажа и обеспечении незамедлительных противопожарных действий теплопоглощение смоченной поверхности аппарата

При отсутствии дренажа и незамедлительных противопожарных действий теплопоглощение смоченной поверхности аппарата

QUS = 34500F(AUS wet)0,82, (10) где QUS – теплопоглощение смоченной поверхности, Btu/hr (БТЕ/ч); БТЕ – британская термическая (тепловая) единица измерения тепловой энергии; F – коэффициент окружающей среды.

Относительно коэффициента F необходимо сделать пояснения. Значения коэффициента окружающей среды приведены в зависимости от теплопроводности изоляционного материала в справочнике [12], при этом не учитывается толщина изоляции, горючесть теплоизоляционного материала, температура. В связи с этим автор предлагает коэффициент окружающей среды F определять по справочнику [13].

Для аппарата, не имеющего изоляции, F = 1,0, для подземных аппаратов F = 0.

Значения коэффициента F в зависимости от толщины изоляционного материала:

Читайте также: Как правильно устанавливать обратный клапан для вентиляции

Толщина изоляции (дюйм/мм)	Коэффициент F
1/25,4	0,3
2/50,8	0,15
4/101,6	0,075
6/152,4	0,05
8/203,2	0,037
10/252	0,03
12 или более/304,8 или более	0,025

Теплоизоляционный материал должен быть негорючим и не терять теплоизоляционных свойств при температуре до 1000° по Фаренгейту (538°С). Если изоляция не отвечает этим критериям, то коэффициент окружающей среды F следует принимать как для неизолированного аппарата, т.е. F = 1.

В единицах измерения по международной системе (SI units). При наличии в аппарате надлежащего дренажа и обеспечении незамедлительных противопожарных действий теплопоглощение смоченной поверхности аппарата рассчитывается по формуле QSI = 43200F(ASI wet)0,82. (11)

При отсутствии дренажа и незамедлительных противопожарных действий теплопоглощение смоченной поверхности аппарата рассчитывается по формуле QSI = 70900F(ASI wet)0,82, (12) где QSI – теплопоглощение смоченной поверхности, W (Ватт); коэффициент окружающей среды F принимается так же, как и при расчете в единицах измерения (US units).

В методике не указано, что подразумевается под «надлежащим дренажом», но автор предполагает, что имеется в виду система автоматического аварийного опорожнения или возможность дистанционного опорожнения из операторской путем открытия отсечной арматуры, установленной на линии опорожнения аппарата. Наличие дренажной (ремонтной) линии на аппарате с ручной арматурой само по себе не может быть принято как «надлежащий дренаж», так как во время пожара аппарат вручную не опорожнить и зачастую данная линия вообще отглушена. Под «обеспечением незамедлительных противопожарных действий», по мнению автора, имеется в виду следующее: наличие системы автоматического орошения аппарата и пожаротушения, возможность быстрого тушения очага возгорания передвижной техникой. С учетом российских реалий и уровня промышленной и пожарной безопасности на предприятиях при расчете целесообразно рассматривать варианты с отсутствием дренажа и противопожарных мероприятий.

Шаг 3. Определение массового расхода паров выкипающей жидкости в аппарате при пожаре.

Для единиц измерения, применяемых в Англии и США (US units). Массовый расход паров жидкости в аппарате при пожаре, lb/hr (фунт/ч) WUS = QUS/HUS vap, (13) где QUS – теплопоглощение смоченной поверхности, Btu/hr (БТЕ/ч); HUS vap – скрытая теплота испарения жидкости, Btu/lb (БТЕ/фунт).

Скрытая теплота испарения (количество тепла, которое нужно затратить для того, чтобы превратить 1 кг нагретой до кипения жидкости в пар той же температуры) определяется по разности энтальпий насыщенного пара и жидкости; принимается по справочным или экспериментальным данным. Наиболее целесообразно при выборе теплоты испарения использовать моделирующие программы, например, Hysys, PRO/II, ChemCAD. В случае применения указанных программ при нахождении теплоты испарения расчет следует производить для температуры кипения вещества, соответствующей выпускному давлению клапана PUS 1. Пояснения по определению давления PUS 1 будут приведены далее. Если невозможно определить теплоту испарения при указанных температуре и давлении, то можно принять ее по справочным данным при атмосферном давлении. При этом следует иметь в виду, что теплота испарения, взятая при атмосферном давлении, приведет к заниженному значению расхода образующихся паров, которые должен пропустить клапан при сбросе.

Для единиц измерения по международной системе (SI units). Массовый расход паров выкипающей жидкости в аппарате при пожаре, kg/hr (кг/ч), WSI = 3600QSI/HSI vap, (14) где QSI – теплопоглощение смоченной поверхности, W (Ватт); HSI vap – скрытая теплота испарения жидкости, J/kg (Дж/кг).

Шаг 4. Определение минимально необходимой площади сечения клапана.

Для единиц измерения, применяемых в Англии и США (US units). В зависимости от режима истечения (критический или докритический) паров выкипающей жидкости при сбросе с предохранительного клапана площадь сечения клапана определяется по различным формулам.

Критическим режимом истечения считается режим, при котором скорость сбрасываемых с ППК паров эквивалентна скорости звука; при докритическом режиме скорость паров меньше скорости звука. Так как скорость сбрасываемых паров порой невозможно рассчитать и соответственно определить режим течения, для расчетов используют значения давлений pb/p0 и pc/p0, где pb – избыточное давление (противодавление) в системе сброса (также обозначается, как рback pressure); р0 – избыточное давление перед предохранительным клапаном, равное избыточному давлению полного открытия клапана; рс – критическое давление пара выкипающей жидкости или смеси паров, сбрасываемых с ППК. При критическом давлении теряется физическое различие между жидкостью и паром, вещество переходит в однофазное состояние. В связи с этим критическое давление можно определить как предельное (наивысшее) давление насыщенного пара в условиях сосуществования жидкой фазы и пара. Условия существования критического или докритического режима: если pb/p0 > pc/p0, то режим докритический; (15) если pb/p0 ≤ pc/p0, то режим критический. (16)

При сокращении в знаменателе значения p0 условия (15) и (16) будут иметь следующий вид: если pb > pс, то режим критический; если pb ≤ pс, то режим докритический.

Если критическое давление pс неизвестно, то для расчета отношения pc/p0 можно воспользоваться формулой

где k – показатель адиабаты паров выкипающей жидкости или смеси паров, если в аппарате находится смесь жидкостей. Целесообразно при расчете показателя адиабаты для смеси использовать современные моделирующие программы, например: Hysys, PRO/II, Chem- CAD; определяется при температуре ТUS и давлении PUS 1 .

Пояснения по параметрам ТUS и PUS 1 будут приведены далее. В статье, где будет упоминаться показатель адиабаты, по умолчанию будет принято, что он определен при ТUS и PUS 1 .

Методика российского ГОСТ 12.2.085–2002 [2] также учитывает существование критического и докритического режима (хотя прямого упоминания про критический и докритический режим в ГОСТ нет), только отношения pb/p0 и pc/p0 обозначены другими символами. Отношение pb/p0 в ГОСТ 12.2.085–2002 обозначено как β, а отношение pc/p0 как

Таким образом, при β ≤ βкр – режим критический; при β > βкр – режим докритический.

При критическом режиме площадь сечения клапана

При докритическом режиме площадь сечения клапана

где AUS – минимально необходимая площадь сечения предохранительного клапана, sq.in (кв. дюйм) или in2 (дюйм2). Перевод из американских единиц в международные осуществляется следующим образом: ASI = = 645,16 AUS, mm2 (мм2); p2 US – абсолютное общее значение обратного давления в системе сброса, psia; СUS – коэффициент для паров выкипающей жидкости:

ТUS – абсолютная температура рабочей среды перед клапаном, Ra (градусы Ранкина). Соответствует температуре кипения жидкости при абсолютным выпускном давлении клапана p1 US. Для определения ТUS, как и для показателя адиабаты, целесообразно применять моделирующие программы. Переход от градусов Цельсия,

Фаренгейта и Кельвина в градусы Ранкина осуществляется по следующим зависимостям: Ra = 1,8(°С + + 273,15); °Ra = (°F + 459,67); °Ra = 1,8 К, где °С, °F, К – соответственно градусы Цельсия, Фаренгейта и Кельвина; М – молекулярная масса паров выкипающей жидкости, кг/кмоль; F2 – коэффициент докритического потока. Коэффициент F2 можно определить по графическим зависимостям, приведенным в источниках [5, 12, 13], или рассчитать по формуле

r – отношение абсолютного общего значения обратного давления ptotal back pressure/p1 US в системе сброса (давление после клапана) к выпускному абсолютному давлению клапана p1 US. Давление ptotal back pressure часто обозначается в литературе как p2. В связи с ограничением объема статьи привести подробные пояснения по значению этого давления не представляется возможным. Автор рекомендует заинтересованным специалистам по данному показателю ознакомиться с источниками [5, 12–14];

Читайте также: Датчик коленвала калина 16 клапанов артикул

Под выпускным давлением p1 US понимается абсолютное давление (psia) полного открытия клапана. Оно находится по следующей формуле:

p1 US = pset + patm + pover – ploss = pset + 14,7 + pover – ploss. (24)

где pset – установочное избыточное давление (set pressure), lbf/in2 (psig). Под установочным давлением согласно работе [15] понимается заданное давление, при котором предохранительный клапан, находящийся в рабочем режиме, начинает открываться. Это давление является манометрическим давлением, измеряемым на входе в клапана, при котором силы давления, стремящиеся открыть клапан в установленных эксплуатационных условиях, уравновешиваются силами, удерживающими диск клапана в седле. Приведенному определению установочного давления в российском ГОСТ 24856–2014 [16] соответствует термин «давление начала открытия». Следует отметить, что в ГОСТ 24856–2014 давление начала открытия на языке первоисточника называется «initial opening pressure» или «starting pressure», а термин «set pressure » переводится как давление настройки. В работах [5, 11] под термином «set pressure» подразумевается заданное давление, при котором предохранительный клапан в рабочих условиях начинает открываться, т.е. «set pressure » является давлением начала открытия. В связи с изложенным далее в статье под термином «set pressure» будет пониматься давление начала открытия клапана.

Автор рекомендует читателям ознакомиться со статьей [15], где подробно изложен материал о ППК и соответствующим давлениям; patm – абсолютное атмосферное давление (atmospheric pressure), lbf/in2 (psia); принимается равным 14,7 lbf/in2 (psia); ploss – потери давления в отводящем трубопроводе, lbf/in2 (psig); складываются из гидравлических потерь и противодавления системы, в которую сбрасывается пары выкипающей жидкости с ППК:

ploss = pbackpressure + ppressure drop = pbackpressure + 2,9; (25)

pbackpressure – избыточное давление в системе сброса (противодавление), lbf/in2 (psig). Если сброс с ППК производится в атмосферу, то pbackpressure = 0; ppressure drop – гидравлические потери избыточного давления в отводящем трубопроводе, lbf/in2 (psig); уточняют гидравлическим расчетом с учетом пропускной способности клапана, диаметра трубопровода, местных гидравлических сопротивлений и изменения температуры газа вследствие дроссельного эффекта в клапане. В российском справочнике [17] рекомендовано принимать потери давления до расчета равными 0,02 МПа изб. (2,9 psig). В работах [5, 12] по этому поводу информация отсутствует. Следует помнить, что все давления, применяемые в расчете, должны быть в одинаковых единицах (psi); pover (over pressure) – возрастание давления до значения, превышающего установочное давление клапана, при котором предохранительный клапан достигает высоты подъема, установленной изготовителем; обычно выражается в процентах установочного давления, psig. Допустимое возрастание давления составляет не более 21% установочного давления (только для случая расчета ППК на пожар).

В расчетах ППК на пожар обычно принимается: pover = = 0,21pset; Z – коэффициент сжимаемости паров выкипающей жидкости; необходим для описания отклонений термодинамических свойств реальных паров (газов) от свойств идеальных газов. При невозможности определения коэффициента Z допускается принимать его равным 1; Кb – поправочный коэффициент на обратное давление (противодавление). Выбирается по документации производителя клапанов. Для обычных несбалансированных клапанов (пружинные предохранительные клапаны прямого действия), если отношение [pbackpressure/( pset + 0,21pset)]100% избыточного значения противодавления в системе сброса к сумме установочного избыточного давления клапана и допустимого возрастания давления над установочным не превышает 50%, то коэффициент Кb принимается равным 1,0. Если приведенное условие не соблюдается, то следует обратиться к производителю (речь идет об иностранных производителях.

Российские заводы, занимающиеся конструированием ППК, такой информации не предоставят) клапана и проконсультироваться у них на предмет того, какое значение коэффициента Кb необходимо принять. Если производитель ППК не может предоставить информацию по коэффициенту Кb, то можно воспользоваться работами [5, 14], где приведены графические материалы для определения Кb. Обращаем внимание читателей, что один и тот же тип ППК у разных производителей может иметь различные значения коэффициента Кb. Для сбалансированных клапанов (предохранительные клапаны с сильфоном), если отношение [pbackpressure/pset]100% избыточного значения противодавления в системе сброса к установочному избыточному давлению клапана не превышает 50%, то коэффициент Кb принимается равным 1,0. В противном случае, как и для несбалансированных клапанов, для выяснения значения коэффициента Кb следует обратиться к производителю; Кс – поправочный коэффициент, учитывающий наличие разрывного диска (мембраны). При наличии разрывного диска перед клапаном Кс = 0,9; если разрывной диск перед клапаном не установлен, то Кс = 1,0; Кd – коэффициент расхода (сброса). Для паров жидкостей коэффициент Кd принимается равным 0,975; для жидкостей Кd = 0,65; для двухфазных потоков Кd = 0,85. Приведенные рекомендуемые значения коэффициентов Кb и Кd используются для предварительных расчетов. После выбора ППК следует обязательно уточнить у производителя ППК значения этих коэффициентов, так как они могут отличаться от указанных.

Формулы (20) и (21) применимы для клапанов, работающих при установочном избыточном давлении ≥ 15 psig. Расчет по этим формулам можно проводить для всех паров жидкостей, кроме водяного пара. Для водяного пара существует отдельная формула, но в данной статье она рассматриваться не будет.

В единицах измерения по международной системе (SI units). При критическом режиме минимально необходимая площадь сечения предохранительного клапана, mm2 (мм2)

если показатель адиабаты k неизвестен, то коэффициент СSI допускается принимать равным 2,390; ТSI выражается в K; М – в кг/кмоль; коэффициент Z допускается принимать равным 1, если его нельзя определить; Kb, Kc,

Kd – поправочные коэффициенты; пояснения по выбору коэффициентов были приведены ранее. p1

SI – выпускное абсолютное давление клапана (relieving pressure), barg (бар изб.): p1

US = pset + patm + pover – ploss = = pset + 1,013 + pover – ploss (29)

где pset выражается в barg (бар изб.); patm принимается равным 1,013 bara (бар абс.); ploss = pbackpressure + ppressure drop = pbackpressure + 0,2, barg (бар изб.); если сброс с ППК производится в атмосферу, то pbackpressure = 0; ppressure drop – гидравлические потери давления в отводящем трубопроводе, barg (бар изб.). До гидравлического расчета в работе [17] рекомендуется принимать потери давления равными 0,02 МПа изб. (0,2 бар изб.); pover (overpressure) – возрастание давления, barg (бар изб.); pover = 0,21pset.

Таким образом, впервые представлена методика расчета ППК в случае пожара вблизи аппаратов по стандартам API, а также подробно изложена структура расчета и приведены пошаговые пояснения. Дальнейшие перспективы исследования автором вопроса расчета

ППК в случае пожара связаны с анализом результатов расчета по российской методике и стандартам API.

Предполагается, что данный материал будет полезен при разработке новой редакции ГОСТ 12.2.085–2002 [2] и гармонизации российской методики расчета с международными стандартами.

В целях получения практических навыков расчета ППК в случае пожара по представленной методике во второй части статьи будут рассмотрены конкретные примеры, учитывающие применение различных единиц измерения.