I. Przegląd
Zawory bezpieczeństwa to ważne akcesoria zabezpieczające kotły, zbiorniki ciśnieniowe i inne-urządzenia ciśnieniowe. Ich niezawodność i wydajność bezpośrednio wpływają na bezpieczeństwo sprzętu i personelu i są ściśle związane z oszczędzaniem energii i ochroną środowiska. Jednak niektórzy użytkownicy i działy projektowe często wybierają niewłaściwy model przy wyborze zaworów bezpieczeństwa. Dlatego w tym artykule dokonano analizy doboru zaworów bezpieczeństwa.
II. Definicje
W szerokim znaczeniu zawory bezpieczeństwa obejmują zawory nadmiarowe. Z punktu widzenia przepisów zarządczych zawór bezpieczeństwa jest zaworem montowanym bezpośrednio na kotle parowym lub naczyniu ciśnieniowym I klasy i wymaga uzyskania akceptacji organu dozoru technicznego. W wąskim znaczeniu nazywa się go zaworem bezpieczeństwa, podczas gdy inne są ogólnie określane jako zawory nadmiarowe. Zawory bezpieczeństwa i zawory nadmiarowe mają bardzo podobną budowę i działanie. Obydwa automatycznie rozładowują medium wewnętrzne po przekroczeniu ciśnienia otwarcia, aby zapewnić bezpieczeństwo sprzętu produkcyjnego. Ze względu na to istotne podobieństwo ludzie często mylą te dwa pojęcia podczas ich używania. Ponadto przepisy niektórych zakładów produkcyjnych stanowią, że można wybrać jedno i drugie. Dlatego często pomija się różnice między nimi, co prowadzi do wielu problemów. Jeśli konieczne jest dokonanie wyraźnego rozróżnienia między nimi, można je rozumieć zgodnie z definicją podaną w części I Kodeksu kotłów i zbiorników ciśnieniowych ASME:
1. Zawór bezpieczeństwato automatyczne urządzenie ograniczające ciśnienie napędzane ciśnieniem statycznym medium przed zaworem. Jego cechą charakterystyczną jest nagłe, pełne otwarcie. Jest stosowany w zastosowaniach gazowych lub parowych.
2. Zawór nadmiarowy,znany również jako zawór przelewowy, jest automatycznym urządzeniem nadmiarowym ciśnienia napędzanym ciśnieniem statycznym medium przed zaworem. Otwiera się proporcjonalnie do ciśnienia przekraczającego siłę otwierającą. Stosowany jest głównie w zastosowaniach płynnych.
3. Zawór bezpieczeństwa(Bezpieczny zawór nadmiarowy), znany również jako zawór przelewowy bezpieczeństwa, jest automatycznym urządzeniem nadmiarowym ciśnienia napędzanym średnim ciśnieniem. W zależności od zastosowania może pełnić funkcję zaworu bezpieczeństwa lub zaworu nadmiarowego. Na przykład w Japonii istnieje stosunkowo niewiele jasnych definicji zaworów bezpieczeństwa i zaworów nadmiarowych. Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia zabezpieczające stosowane w dużych zbiornikach ciśnieniowych do magazynowania energii, takich jak kotły, nazywane są zaworami bezpieczeństwa, natomiast te instalowane na rurociągach lub innych obiektach nazywane są zaworami nadmiarowymi. Jednakże, zgodnie z „Normami technicznymi dotyczącymi wytwarzania energii cieplnej” Ministerstwa Handlu Międzynarodowego i Przemysłu Japonii, w ważnych elementach bezpieczeństwa urządzeń zaleca się stosowanie zaworów bezpieczeństwa, takich jak kotły, przegrzewacze, przegrzewacze wtórne itp. W przypadkach, gdy zawór redukcyjny ciśnienia jest zainstalowany w dolnej części i wymaga podłączenia do kotłów i turbin, należy zainstalować zawory nadmiarowe lub zawory bezpieczeństwa. Z tego punktu widzenia zawory bezpieczeństwa muszą być bardziej niezawodne niż zawory nadmiarowe. Dodatkowo, w oparciu o uznanie i regulacje dotyczące bezpiecznej objętości wylotowej zawarte w „Przepisach dotyczących zarządzania gazami pod wysokim ciśnieniem” Ministerstwa Pracy Japonii, a także przepisy Ministerstwa Transportu i różnych stowarzyszeń statków, zawory gwarantujące objętość wylotową nazywane są zaworami bezpieczeństwa, natomiast te, które nie gwarantują objętości wylotowej, nazywane są zaworami nadmiarowymi. W Chinach zawory bezpieczeństwa określane są w Chinach zarówno z pełnym-podniesieniem, jak i z niewielkim-podniesieniem.
III. Wybór
1. Klasyfikacja
Obecnie zawory bezpieczeństwa produkowane masowo dzielą się głównie na dwie kategorie: typu sprężynowego i typu dźwigniowego. Poza tym istnieją impulsowe zawory bezpieczeństwa, zawory bezpieczeństwa typu pilotowego, zawory przełączające bezpieczeństwa, zawory bezpieczeństwa i zawory bezpieczeństwa typu wagowego itp. Zawory bezpieczeństwa typu sprężynowego działają głównie poprzez siłę sprężyny. Zawory bezpieczeństwa typu sprężynowego można dalej podzielić na typu zamkniętego i typu otwartego. Ogólnie rzecz biorąc, media łatwopalne, wybuchowe lub toksyczne powinny wybierać typ zamknięty, podczas gdy para lub gaz obojętny może wybrać typ otwarty. W zaworach bezpieczeństwa typu sprężynowego występują także te z kluczem i bez. Główną funkcją klucza jest sprawdzenie elastyczności grzybka zaworu, czasami można go również wykorzystać do ręcznego awaryjnego upustu ciśnienia, jak pokazano na rysunku 3. Zawory bezpieczeństwa typu dźwigniowego działają głównie poprzez siłę dźwigni i ciężaru. Jednakże, ze względu na dużą liczbę dźwigniowych zaworów bezpieczeństwa, zakres ich zastosowania jest często ograniczony. Gdy temperatura jest wysoka, należy wybrać zawory bezpieczeństwa z żebrami odprowadzającymi ciepło.
Głównym parametrem zaworu bezpieczeństwa jest jego przepustowość, która jest określona przez średnicę gniazda zaworu i wysokość podnoszenia grzybka zaworu. W zależności od różnej wysokości podnoszenia, zawory bezpieczeństwa można podzielić na dwa typy: lekko podniesione i całkowicie podniesione. Lekko podniesiony zawór bezpieczeństwa oznacza taki, w którym wysokość podnoszenia dysku zaworu wynosi 1/40 do 1/20 średnicy gardzieli gniazda zaworu. Całkowicie podniesiony zawór bezpieczeństwa oznacza taki, w którym wysokość podnoszenia dysku zaworu wynosi 1/4 średnicy gardzieli gniazda zaworu.
2. Dobór zaworów bezpieczeństwa
Ciśnienie nominalne zaworu bezpieczeństwa określa się na podstawie ciśnienia roboczego, temperatura pracy określa zakres temperatur zaworu bezpieczeństwa, obliczona wartość ciśnienia zadanego zaworu bezpieczeństwa określa zakres ciśnienia zadanego sprężyny lub dźwigni, a następnie określa się rodzaj materiału i konstrukcji zaworu bezpieczeństwa w zależności od zastosowanego medium. Na koniec średnicę gardzieli zaworu bezpieczeństwa oblicza się na podstawie wydajności wylotowej zaworu bezpieczeństwa. Poniżej przedstawiono ogólne zasady doboru zaworów bezpieczeństwa.
1. Kotły na gorącą wodęgeneralnie używaj nieuszczelnionych zaworów bezpieczeństwa z kluczami i elementami lekko otwieranymi.
2. Nieuszczelnione zawory bezpieczeństwa-pełnego skokuz kluczami są powszechnie stosowane w kotłach parowych lub rurociągach parowych.
3. W przypadku nieściśliwych cieczy, takich jak woda, zazwyczaj stosuje się zamknięte mikro-zawory bezpieczeństwa lub nadmiarowe zawory bezpieczeństwa.
4. W przypadku zasilania wodą pod wysokim-ciśnieniem zazwyczaj stosuje się całkowicie zamknięte-zawory bezpieczeństwa podnoszenia, np. w wysokociśnieniowych-podgrzewaczach wody i wymiennikach ciepła.
5. W przypadku mediów ściśliwych, takich jak gazy, zazwyczaj stosuje się całkowicie zamknięte-zawory bezpieczeństwa podnoszenia, np. w zbiornikach magazynujących gaz i gazociągach.
6. W kotłach parowych klasy E-z reguły stosuje się zawory bezpieczeństwa o ciężarze własnym.
7. W przypadku systemów o dużej-przepływie,-wysokim-przepływie i wysokim-ciśnieniu zazwyczaj stosuje się impulsowe-zawory bezpieczeństwa, np. w urządzeniach do schładzania i redukcji ciśnienia, w kotłach elektrowni itp.
8. Do transportu gazu skroplonego cysternami kolejowymi, cysternami samochodowymi, cysternami magazynowymi itp. powszechnie stosuje się wewnętrzne zawory bezpieczeństwa.
9. Górna część zbiornika oleju jest zazwyczaj wyposażona w hydrauliczny zawór bezpieczeństwa, którego należy używać w połączeniu z zaworem odpowietrzającym.
10. Zawory bezpieczeństwa-sterowane pilotem są zwykle stosowane w podziemnych instalacjach odwadniających lub rurociągach gazu ziemnego.
11. Zawór zwrotny bezpieczeństwa jest zwykle stosowany na rurociągu zwrotnym fazy ciekłej na wylocie pompy zbiornika na stacji gazu płynnego.
12. Podciśnieniowe zawory bezpieczeństwa są powszechnie stosowane w układach, w których panuje podciśnienie lub które mogą generować podciśnienie podczas pracy.
13. Zawory bezpieczeństwa z rurkami falistymi są powszechnie stosowane w systemach zbiorników lub rurociągów, w których występują duże wahania ciśnienia wstecznego oraz w instalacjach zawierających substancje toksyczne i łatwopalne.
14. Do układów o niższej temperaturze zamarzania czynnika zazwyczaj wybiera się zawory bezpieczeństwa z płaszczem izolowanym.
