Инженерлер инженерлермен қысымды реттейтін жүйелерді жобалау кезінде, олар жабдықтың ақауларына жол бермейтін және адамдарды қорғайтын ережелерді сақтайды. Бұл өрістегі ең маңызды ережелердің бірі - қысымның қысымсыз клапанын құбырлау үшін «3% ереже». Бұл ереже API 520 және ASME VIII бөлімі сияқты негізгі инженерлік стандарттарда пайда болады және оны дұрыс түсіну қауіпсіз жүйе мен қауіпті болып табылады.
2% ереже қысымды реттелетін клапанға апарылатын қысымның жалпы түссіз жоғалуы клапанның жиынтық қысымының 3% аспауы керек. Қарапайым терминдерде сұйықтық, сұйықтық пайда болған кезде, рельеф клапанына, үйкеліс пен тұрақсыздыққа қарай ағып кеткен кезде, кейбір қысымға әкеледі. Бұл қысымның төмендеуі клапан ашылатын қысымның 3% -дан асты болуы керек.
Ең тікелей шешім - кіріс құбырларын өзгерту. Құбыр диаметрін жоғарылату қысымның жоғалуын түбегейлі азайтады, өйткені үйкеліс тамшысы диаметрдің бесінші күшіне пропорционал болып табылады. 2 дюймден 3 дюймдік кіріс сызығынан бастап 3 дюймдік кіріс сызығынан бастап қысымның жоғалуын жеті немесе одан да көп. Дегенмен, бұл құбырларды ауыстыруды, кеме саптамасын өзгертуді және ыстықтай жұмысқа рұқсат етілген және өсімдіктерді өшіруді қажет етеді.
Неліктен 3% шектер бар
3% ережедегі инженерлік себеп көктемгі жүктелген рельефтік клапандардың қалай жұмыс істейтініне байланысты қосылады. Бұл клапандарда жарылғыш сипаттамасы бар, бұл белгіленген қысым мен қайта өңдеу қысымының арасындағы айырмашылық. Көптеген API 520 үйлесімді клапандар 7% -дан 7% -ға дейін қысымға ие.
Клапан толық ашылған кезде, сұйықтық кіріс құбыры арқылы жоғары жылдамдықпен өтеді. Бұл ағын клапан ішіндегі қысымды төмендететін үйкеліс шығындарын тудырады. Егер бұл қысымның төмендеуі тым үлкен болса, клапан дискісіндегі қысым қорғалған жабдық әлі күнге дейін қысқарғанына қарамастан, қысымның қысымынан төмен түседі.
Бұл кезде серіппелі күш дискіні орауға, ағынды кесіп, орынға итереді. Ағын тоқтағаннан кейін үйкеліс шығындары жоғалады және қысым қалпына келеді, клапанның қайтадан ашылуы мүмкін. Бұл цикл қатты механикалық діріл туғызатын 50-ден 300 гц-ден 300 гц аралығында қайталайды.
3% шекті мән қауіпсіздік маржасын ұсынады. Ол кіріс қысылуының төмендеуін тұрақты клапан жұмысын қамтамасыз етуге көмектеседі. Мысалы, егер клапан 100 PSIG-дің қысымы болса және 7% соққысы болса, ол 93 PSIG-де қайта өңделеді. Егер кіріс жоғалту 3% -ға (3 PSI) шектелген болса, ағын кезіндегі клапандағы қысым 97 PSIG болады, ол қайтадан қалпына келтіретін қысымнан жоғары болып қалады.
Iomosaic және қысым жабдықтарының ғылыми-зерттеу форумы (PLAF) сияқты ұйымдардың зерттеулері кіріс қысымының жоғалуы клапанның көктемгі сипаттамалары мен акустикалық әсерлерімен өзара әрекеттеседі. Бұл зерттеулер 3% физикалық заң емес екенін растайды, бұл дәстүрлі серіппелі клапандармен дала тәжірибесі негізінде практикалық шекті білдіреді.
Қысымның жоғалуы деп санайды
3% ереже қалпына келтірілмейтін қысым шығындарына қатысты. Инженерлер мұның не қамтитынын және жоққа шығарылуын түсінулері керек.
Қалпына келтірілмейтін шығындар сұйықтық пен құбырдың қабырғалары мен құбырдың қабырғалары, шынтақ және тістер сияқты фитингтер, алаяқтар сияқты турбуленттілік және сұйықтық ыдыстан түсетін түсу әсерінен келеді. Бұл шығындар сұйықтықтың қысымын азайтады және оны жылуға айналдырады. Есептеу құбырдың ұзындығын, диаметрі, үйкеліс факторы және сәйкес қарсылық коэффициенттері үшін кіретін Дарси-Вайсбах теңдеуін пайдаланады.
3% ереже дегеніміз не емес, статикалық бас өзгереді. Егер рельефтік клапан қорғалған ыдыстан жоғары отырса, гидростатикалық қысым айырмашылығы - қалпына келтірілетін шығын. Бұл клапанның орнатылған қысымды анықтауына әсер етсе де, ол 3% кірістің төмендеуіне қатысты болмайды. Сол сияқты, жылдамдық басы түзу бөлімдердегі өзгерістерді аймақтарды азайтусыз өзгереді, әдетте, қалпына келтіріледі.
Кіру коэффициенті ерекше назар аударуға тұрарлық, өйткені ол қысқа кіріс сызықтарына айтарлықтай әсер етеді. Құбырдың ыдыс саптамасына қосылып жатқан өткір кіреберіс, ол ыдысқа арналған саптаманы шамамен 0,5-ке қарсы ко бар. Инженерлер мұны дөңгелек немесе қоңырау ауыздық кіреберісімен 0,1-ге дейін төмендетуі мүмкін. 10 000 фунт / сағ бу / сағ Буын тасымалдайтын 2 дюймдік кіріс үшін, бұл айырмашылық тек 3% -ның шекараласына сәйкес келетін етіп орнатылған қысымның 1% құрайды.
Кіріс қысымының төмендеуін есептеу
Кірістірілген қысымның жоғалуын есептеудің дұрыс әдісі гидравликалық инженерлік қағидаттарды ұстанады, бірақ бірнеше бөлшектер көбінесе іс жүзінде шатасуға әкеледі.
Ең маңызды шешім - есептеу үшін дұрыс ағынның мөлшерлемесін таңдау. API 520 II бөлімде инженерлер нақты сценарий үшін қажетті жеңілдетілген мүмкіндікті емес, клапанның номиналды сыйымдылығын пайдаланғанын нақты айтады. Бұл ерекшелік, өйткені рельеф клапандары, әсіресе кәдімгі серіппелі түрлері, оларды көтерген кезде толық ашыңыз. Толық көтерілісте кіріс құбыры арқылы ағын клапанның жұлдыру аймағымен, жоғары қысымсыз сценариймен емес.
Егер инжен инжен кіріс шығынын жоғарылатса, аз мөлшерде қажетті сыйымдылықты есептейді, олар клапан ашылған кезде пайда болатын нақты қысым төмендейді. Клапанды ең нашар сценарий негізінде 15000 фунт / сағ үшін 15000 фунт сценарийге салынуы мүмкін, бірақ егер оның толық көтерілу қабілеттілігі 25000 фунт / сағ / сағ, кірістірікті дұрыс бағалау үшін 25 000 фунт / сағ-да тексерілуі керек.
Газ және булар жүйелері үшін есептеу жылдамдықты қысымның төмендеуі ретінде, құбырдың ұзындығымен өзгеруі керек. Сұйықтық клапанға және қысымның төмендеуіне қарай жылжи-сүртсе, газ кеңейеді, жылдамдық жоғарылайды және қосымша қысымның төмендеуі пайда болады. Бұл қарапайым, қарапайым есептеулер жіберіп алуы мүмкін сызықты емес қарым-қатынасты қалыптастырады. EMERSON PRV2SIZE немесе Iomosaic SuperChems бағдарламалық құралдары осы итерацияларды автоматты түрде өңдейді.
Сұйық жүйелер әр түрлі пікірлерді қажет етеді. Сұйықтықтар сығылмас және олардың тығыздығы жоғары, олар үлкен қысым тамшыларын балама жылдамдықпен жасайды. Тұтқырлықтың әсері ауыр майлар немесе полимерлі ерітінділер үшін маңызды болады, мұнда резинолдтар нөмірі үйкеліс коэффициентін едәуір арттыру үшін жеткілікті болуы мүмкін. Мойынша-ақ теңдеуі немесе Moody диаграммасы реинольдс нөмірі мен туысқан құбырлардың қаттылығына негізделген үйкеліс факторын ұсынады.
Қуыну реакцияларында немесе термиялық рельефтер кезінде пайда болуы мүмкін екі фазалы ағындар үшін, инженерлер мамандандырылған корреляцияларды қолдануы керек. Біртекті тепе-теңдік моделі (Heme) немесе Жобалау институты авариялық көмек жүйелері (Diers) ұсынған омега әдісі (DiSies) будың интеграцияланған қысымды бухгалтерлік есепті есептейді және фазалар арасында сырғып кетеді.
| Деталь | K | ЕСталдар |
|---|---|---|
| ممکن است نشت داخلی یا تنظیمات اشتباه شیر باشد. تمام شیرها را تست کنید و به دنبال نشتی باشید. | 0.5 | Кемеге қосылу |
| Дөңгелек кіреберіс (R / D = 0.1) | 0.1 | Тегіс өту шығындарды азайтады |
| 90 ° Стандартты шынтақ | 30-40 FD | 90 ° -дан аз қарсылық |
| 45 ° шынтақ | 16 FD | 90 ° -дан аз қарсылық |
| Қақпа клапаны (толық ашық) | 8 FD | Жабық болуы керек |
| Редуктор (кенеттен жиырылу) | 0,5 × (1 - β²) ² | β = диаметрі |
3% ережеден асып кетуі мүмкін
3% ереже құратын инженерлік стандарттар, бұл абсолютті физикалық шектеу емес екенін де мойындайды. 1994 жылғы шығарылымнан бастап API 520 II бөлімінде «Инженерлік талдау» арқылы 3% -дан асатын провизиялар енгізілді.
Бұл инженерлік талдау тәсілі 3%-% шекті скринингтің өлшемі екенін мойындайды. Кіріс шығындары 3% -дан жоғары болған кейбір жүйелер тұрақты жұмыс істей алады, ал басқалары 3% -дан төмен, ал басқалары акустикалық резонанс немесе статикалық қысымның төмендеуіне байланысты басқа динамикалық әсерлер туындауы мүмкін.
3% -дан асатын инженерлік талдау екі негізгі компонентті қамтиды: күш балансты талдау және акустикалық талдау. Күш қалдық әдісі клапанның лифт диапазонында ашық болуы керектігін тексереді. Ол кіріс қысымынан жоғары күшті (шығыннан кейін) салыстырады (жоғалғаннан кейін), сондай-ақ төсеніш камерадан бастап, көктемгі күштерден бастап, көктемгі күштерден және сұйықтықты сүйреңіз. Егер барлық жұмыс нүктелерінде позитивті маржа бар болса, клапан тұрақты болып қалуы керек.
Жүктіктің жоғалуы 3% -дан асқан кезде шешімдер
Есептеулер көрсеткен кезде, кіріс қысымының төмендеуі 3% -дан асады, ал инженерлік талдау артықшылықты ақтай алмайды, инженерлерде жүйені сәйкестендірудің бірнеше нұсқалары бар. Әр тәсіл әртүрлі шығындар, іске асыру мәселелері және жалпы жүйенің жұмысына әсер етеді.
Ең тікелей шешім - кіріс құбырларын өзгерту. Құбыр диаметрін жоғарылату қысымның жоғалуын түбегейлі азайтады, өйткені үйкеліс тамшысы диаметрдің бесінші күшіне пропорционал болып табылады. 2 дюймден 3 дюймдік кіріс сызығынан бастап 3 дюймдік кіріс сызығынан бастап қысымның жоғалуын жеті немесе одан да көп. Дегенмен, бұл құбырларды ауыстыруды, кеме саптамасын өзгертуді және ыстықтай жұмысқа рұқсат етілген және өсімдіктерді өшіруді қажет етеді.
Кіру геометриясын өзгерту шекті жағдайлар үшін арзан опцияны ұсынады. Өткір бұралған саптаманы дөңгелек кіреберіспен ауыстыру минималды шығындармен белгіленген қысымның 1% -дан 2% -ға дейін қалпына келтірілуі мүмкін. Бұл қарапайым өзгеріс жоспарланған техникалық қызмет көрсету терезесінде жиі жасалатын жұмысты өңдеуді қамтиды.
Ұшқышпен басқарылатын рельефтік клапандар (Порв) түбегейлі әр түрлі шешімді ұсынады. Процесс сұйықтығының тікелей дискілік клапандарынан айырмашылығы, пилоттық жұмыс істеп тұрған клапандар үлкенірек негізгі клапанды басқару үшін кішкене ұшқыш клапанды пайдаланады. Ұшқыш тікелей қорғалған ыдысқа қосылған қашықтағы сенсорлық желі арқылы қысым жасай алады. Бұл келісімшарттық қысымның шығынын жоғалту проблемасын толығымен айналып өтеді, өйткені сенсорлық нүкте кез-келген кіріс шығындарының жоғары екендігі. API 520 ұшқыштармен жұмыс істеп тұрған клапандарды 3% кіруді болдырмау шектеулерінен қашықтықтан босатады.
| Шешім | Тиімділік | Типтік шығындар | 90 ° -дан аз қарсылық |
|---|---|---|---|
| Құбыр диаметрін ұлғайту | Өте жоғары (δP α 1 / d⁵) | $ 15,000 - 50 000 доллар | Жоғары - ыстық жұмыс, өшіруді қажет етеді |
| Кіріс ұзындығын қысқартыңыз | Жоғары - үйкеліс пен акустикалық арқанды азайтады | $ 10,000 - 40 000 доллар | Жоғары - орналасуларға шектеулермен шектелген |
| Дөңгелек кіреберіс | Орташа (әдетте 1-2% үнемдейді) | $ 1,000 - 5000 доллар | Тек өңдеу жұмыстары |
| فشار، دما و وضعیت روغن سیستم را در زمان واقعی نظارت کنید. | Жоғары (δp α q²) | $ 2,000 - 8000 доллар | Орташа - сыйымдылықты тексеру керек |
| Жарылуды арттыру | Орташа - маржаны көбейтеді | $ 1,000 - 3000 доллар | Төмен - түзету |
| Ұшқышпен жұмыс істейтін клапан (порв) | Толық шешім | $ 20,000 - 60 000 доллар | Орташа - температура шектеулі |
Ережені елемеудің нақты салдары
3% ереже бар, өйткені бұзушылықтар өндірістік объектілерде ауыр апатқа әкелді. Осы оқиғалар туралы түсінікке неліктен реттеуші органдар мен сақтандыру компаниялары билікке мән беретінін түсіндіруге көмектеседі.
Гидропроцессивті қондырғыда ашуланған кезде, рельефтік клапан интеллетканың жеткіліксіз құбырларына байланысты зорлық-зомбылық режиміне келді. Бірнеше минут ішінде жоғары жиілікті діріл клапан фланецтерінде болттармен шаршады. Жанғыш нафтаның көп мөлшері олқылықтардан шашыратып, тұтанып, екі операторды өлтірді. CSB тергеуі сәтсіздікке кіріс қысымының жоғалуынан туындаған тұрақтылыққа байланысты байланысты болды.
POP сынағы кезінде, 1650 ПСИК-те клапан қатты ашулана бастады. Динамикалық күштер бүкіл клапан құрамын сынақтан өткізуге әкелді. 4.42 фунт клапанның құлдырауынан бұрын төбеге еніп, техникке ауыр жарақат алған снарядқа айналды.
Пропилен дистилляциялық бағанасы қысқарды және рельеф клапаны іске қосылды. Пхатта фланецтің ағып кетуіне себеп болды, тұтану көзін тапқан пропиленді шығарып тастады. Алынған жарылыс ауқымды зақым келтіріп, бір ай бойы құрылысты өшірді.
Нормативтік-құқықтық аспектілер
Америка Құрама Штаттарында 3% ереженің сақталуы қарапайым инженерлік-практикадан тыс заңды салмақпен жүзеге асырылады. Еңбекті қорғау және денсаулық сақтау басқармасы (OSHA) Технологиялық қауіпсіздікті басқару (PSM) ҚАУІПСІЗДІКТІ ҚАУІПСІЗДІКТІ ҚАУІПСІЗДІК (PSM), 29.0.119 ж. OSHA API 520 және VIII бөлімі VIII бөлімді қысымға қысым жасау жүйелеріне арналған Ragagep ретінде нақты таниды.
Бұл дегеніміз, құжатталған инженерлік негіздемесіз 3% ереже бұзатын рельефтік клапаны орнату федералды қауіпсіздік ережелерін тікелей бұзу болып саналады дегенді білдіреді. «ОША ПММ» инспекциясы және Ұлттық екпін (NEP) аудиті барысында инспекторлар рельефтік клапандарды есептеуді сұрайды. Егер бұл есептеулер кіріс шығындарын 3% -дан асатын болса, онда техникалық талдау құжаттамасын тиісті түрде 3% -дан асады, объектінің айтарлықтай айыппұлдар болуы мүмкін сілтемелерге тап болады.
Сәйкестік үшін ең жақсы тәжірибелер
Инженерлер дизайн, монтаж және тұрақты басқару саласындағы тиісті тәжірибелер арқылы 3% ереже проблемаларын болдырмайды. Осы тәсілдерден кейін қауіпсіздік пен реттеушілік тәуекелді де азайтады.
Бастапқы дизайн кезінде рельефті клапандарды қорғалған жабдықты іс жүзінде мүмкіндігінше жақын орналастырыңыз. Бас бармақ ережелерінен гөрі, ригорын гидравликалық есептеулерді қолдана отырып, Құбырдың өлшемін таңдаңыз. Жалпы қате кіріс сызығы рельеф клапанының кіріс қосылымымен бірдей болуы мүмкін деп болжануда; Клапандар үшін 3 дюйм және одан үлкен, кіріс құбырлары көбінесе клапан қосылымынан кем дегенде бір құбырдың өлшемі болуы керек.
Инженерлер инженерлермен қысымды реттейтін жүйелерді жобалау кезінде, олар жабдықтың ақауларына жол бермейтін және адамдарды қорғайтын ережелерді сақтайды. Бұл өрістегі ең маңызды ережелердің бірі - қысымның қысымсыз клапанын құбырлау үшін «3% ереже». Бұл ереже API 520 және ASME VIII бөлімі сияқты негізгі инженерлік стандарттарда пайда болады және оны дұрыс түсіну қауіпсіз жүйе мен қауіпті болып табылады.
Практикалық есептеу мысалы
Есептеу процесін суреттеу үшін практикалық мысалды қарастырыңыз. 150 PSIG-де жұмыс істейтін көлденең қысыммен жұмыс істейтін кеме қысымнан қорғайды. Рельеф клапаны 165 PSIG-де орнатылған. Таңдалған клапанды саңылаулар 1,838 шаршы дюйм және қуаттылығы 54,300 фунт / сағ / сағ
Су құятын құбырлар 10 футтан тұратын 10 футтан тұрады, 9 90 градус шынтақ, екі дюймдік түйіршіктелген, ал квадратты квадраттық кіре беріс. Кіріс қысымының жоғалуы белгіленген қысымның 3% -дан төмен екендігін тексеруіміз керек (4.95 PSIG).
Darcy-Weisbach әдісін қолдана отырып, біз бу тығыздығы мен жылдамдығын есептеп аламыз (шамамен 203 фут / с). Рейнольдс нөмірі 0,015 тұрғын үйкеліс коэффициентін беріп, турбулентті ағындарды көрсетеді. Тікелей құбырдың үйкелісінің жоғалуы шамамен 1,2 PSI. Екі шынтақ 1,8 PSI қосады. Кіру шығыны - 1,1 PSI.
Жалпы кіріс шығыны = 4.1 PSIG.Мұны 4.95 PSIG рұқсат етілген 4,95 PSIG-ге салыстыру дизайн шамамен 17% маржасы бар 3% ережеге сәйкес келеді.
Қорытынды
Қысымдағы қысым клапанының 3% ережесі Қысымның жоғалуы практикалық дизайн критерийіне сәйкес келетін инженерлік тәжірибеден тұрады. Ол өз еркімен көрінуі мүмкін, ал ол ерікті болып көрінуі мүмкін, ал ол клапан тұрақсыздығы мен пенратордың нақты физикалық құбылығына тікелей қарай, олар өлімге әкелген, ол өлімге әкеліп соқтырған, өндірістік нысандарда зақымдалмады.
3% шекті мән қауіпсіздік маржасын ұсынады. Ол кіріс қысылуының төмендеуін тұрақты клапан жұмысын қамтамасыз етуге көмектеседі. Мысалы, егер клапан 100 PSIG-дің қысымы болса және 7% соққысы болса, ол 93 PSIG-де қайта өңделеді. Егер кіріс жоғалту 3% -ға (3 PSI) шектелген болса, ағын кезіндегі клапандағы қысым 97 PSIG болады, ол қайтадан қалпына келтіретін қысымнан жоғары болып қалады.
