حفاظت از فشار بیش از حد

تعریف کلی SRV

اول، ما باید به طور کلی آنچه را که در مورد آن صحبت می کنیم، تعریف کنیم: دستگاه کاهش فشار، هر وسیله ای است که می تواند یک سیستم را از شرایط فشار بیش از حد پاک کند. به طور خاص، SRV یک دستگاه کاهش فشار است که به خودی خود فعال می شود و هدف اصلی آن محافظت از جان و تجهیزات است. از طریق تخلیه کنترل شده مقدار مورد نیاز (نامی) سیال در فشار از پیش تعیین شده، یک SRV باید از فشار بیش از حد در مخازن و سیستم های تحت فشار جلوگیری کند و در محدوده های تعیین شده توسط کدهای بین المللی کار می کند. SRV اغلب دستگاه کنترل نهایی در پیشگیری از حوادث یا انفجارهای ناشی از فشار بیش از حد است.

SRV باید با فشار از پیش تعیین شده بسته شود زمانی که فشار سیستم در مقادیر تعیین شده توسط کدها به سطح ایمن بازگشت.

SRV ها باید با موادی طراحی شوند که با بسیاری از مایعات فرآیندی، از هوا و آب ساده گرفته تا خورنده ترین و سمی ترین مواد سازگار باشند. آنها همچنین باید به گونه ای طراحی شوند که به طور مداوم بر روی انواع سیالات و فازهای سیال کار کنند. این پارامترهای طراحی منجر به طیف گسترده ای از محصولات SRV در بازار امروزی می شوند، با یک ثابت این که همه آنها باید با کدهای شناخته شده بین المللی مطابقت داشته باشند.

SRV ها در کجای فرآیند قرار می گیرند؟

هر سیستم فرآیند صنعتی طوری طراحی شده است که در برابر حداکثر فشار و دمای معینی به نام فشار طراحی یا درجه بندی آن کار کند. این به نفع اقتصادی کاربران است که تا حد امکان نزدیک به آن کار کنند

حداکثر محدودیت های این فشار طراحی به منظور بهینه سازی خروجی فرآیند و در نتیجه افزایش سودآوری سیستم.

امروزه فشارها و جریان در صنعت فرآیند توسط سیستم های فرآیند الکترونیکی و دستگاه های ابزار دقیق بسیار پیچیده کنترل می شود. تقریباً تمام سیستم های کنترلی توسط یک منبع تغذیه خارجی (الکتریکی، پنوماتیکی، هیدرولیک) تغذیه می شوند. قانون ایجاب می‌کند که وقتی همه چیز بدون توجه به افزونگی‌های داخلی از کار می‌افتد، هنوز یک دستگاه مستقل کار می‌کند که تنها با وسیله‌ای که از آن محافظت می‌کند، کار می‌کند. این عملکرد SRV است که وقتی همه چیز به درستی در سیستم کار می کند، هرگز نباید کار کند. با این حال، تمرین خلاف آن را ثابت می‌کند، و حوادث مختلفی وجود دارد که به فشار سیستم اجازه می‌دهد از فشار طراحی فراتر رود.

اگرچه بسیاری از دستگاه های کاهش فشار SRV نامیده می شوند، اما هر SRV ویژگی ها یا دقت عملیاتی یکسانی ندارد. تنها انتخاب دستگاه ایمنی فشار مناسب برای کاربرد مناسب، ایمنی سیستم را تضمین می‌کند و به کاربر اجازه می‌دهد خروجی فرآیند را به حداکثر برساند و زمان خرابی را برای اهداف تعمیر و نگهداری به حداقل برساند. انتخاب صحیح همچنین به معنای اجتناب از تداخل بین نقاط تنظیم ابزار دقیق فرآیند در حلقه کنترل و محدودیت های دستگاه کاهش فشار انتخاب شده است. این محدودیت‌های عملیاتی SRV می‌تواند بسیار متفاوت باشد حتی زمانی که همه از کدها پیروی می‌کنند.

SRV ها در کجای فرآیند عمل می کنند؟

بیایید یک حلقه کنترل فرآیند اولیه معمولی را در نظر بگیریم (شکل 1). یک فرستنده نشان دهنده فشار (PIT) سیگنال فشار را به یک کنترل کننده مشتق انتگرال متناسب (PID) می فرستد، که سیگنالی را به شیر کنترل می فرستد.

جریان یا فشار در سیستم را تنظیم کنید. این PID می تواند حداقل با آلارم های Hi-Lo، سیستم را خاموش کند. به عنوان مثال، یک سنسور/سوئیچ فشار معمولاً به عنوان یک اضافی برای خاموش کردن پمپ در صورت فشار بیش از حد تعبیه می شود. SRV در مواقعی نصب می‌شود که همه این دستگاه‌های تغذیه‌شده از کار بیفتند یا مثلاً شیر پایین‌دستی به‌صورت کنترل‌نشده خاموش شود.

هر ابزار در این حلقه کنترل دارای تلورانس های خود است، به عنوان مثال +/ – 5%. برای اطمینان از عملکرد روان، تلورانس ها هرگز نباید با یکدیگر تداخل داشته باشند. همچنین SRV باید طوری انتخاب شود که تحت بالاترین تنظیم سوئیچ فشار به اضافه تحمل آن شروع به باز شدن نکند. بنابراین دانستن میزان تحمل دستگاه کاهش فشار یا در این مورد SRV بسیار مهم است و همین امر در مورد بسته شدن SRV نیز صدق می کند. به طور خلاصه، تحمل ها هرگز نباید دخالت کنند.

علل فشار بیش از حد

تخلیه مسدود شده

جریان ورودی کامل سیستم به تغذیه کشتی ادامه می‌دهد در حالی که خروجی به دلیل خطای پرسنل، خرابی سوپاپ، خرابی محرک به طور جزئی یا کامل مسدود شده است.

کمبود نیرو برای کارکرد شیر یا اختلال عملیاتی در حلقه های کنترل (شکل 2).

بدترین حالت بدیهی است که شیر خروجی کاملا بسته باشد. یک مورد کمتر شدید می تواند این باشد که شیر خروجی به طور کامل باز نباشد، با ورودی سیستم بیشتر از جریان عبوری از شیر خروجی، که در نهایت باعث فشار بیش از حد سیستم می شود.

در هر صورت، اگر بتوانیم در یک P+ID (نمودار لوله‌کشی و ابزار دقیق) امکان تخلیه مسدود شده را ببینیم، ظرفیت نامی SRV که از سیستم محافظت می‌کند باید بر اساس دریچه(های) کاملاً بسته در نظر گرفته شده باشد. حداکثر ظرفیت جریان دستگاه (پمپ ها، کمپرسورها، هواکش ها و غیره) که سیستم را تغذیه می کنند، در نظر بگیرید.

مورد آتش سوزی

این مورد، رویدادی را پوشش می دهد که مخزن تحت فشار در معرض آتش خارجی قرار می گیرد، که باعث می شود سیستم به سرعت گرم شود. بخارات منبسط می شوند. بنابراین افزایش سریعتری در فشار بالاتر از فشار طراحی سیستم وجود خواهد داشت (شکل 3).

در صورت ذخیره مایع، مایع به بخار تبدیل می شود و باعث افزایش قابل توجه فشار می شود.

همراه با جعبه خروجی مسدود شده، موارد آتش سوزی خارجی احتمالاً یکی از رایج ترین مواردی است که SRV در صنعت فرآیند مدرن مورد نیاز است.

روشی که برای اندازه‌گیری آتش استفاده می‌شود، گاهی به کدها و شیوه‌های مهندسی اعمال شده در هر نصب و تعیین شده توسط کاربران نهایی بستگی دارد.

انبساط حرارتی

هنگامی که یک لوله یا مخزن کاملاً با مایعی پر می شود که می توان آن را مسدود کرد، به عنوان مثال، با بستن دو شیر جداسازی، مایع موجود در لوله یا مخزن تحت فشار به دلیل افزایش گرما توسط خورشید یا سیستم گرمایش کنترل نشده می تواند بسیار آهسته منبسط شود. . این منجر به نیروهای هیدرولیکی داخلی فوق العاده ای در داخل لوله یا مخزن تحت فشار می شود، زیرا مایع تراکم ناپذیر است و باید تخلیه شود. سپس این بخش از لوله نیاز به تسکین حرارتی دارد (شکل3  )

جریان های مورد نیاز برای تسکین حرارتی بسیار اندک است و شیرهای فشار شکن حرارتی خاصی در بازار وجود دارد که این کاربرد خاص را برآورده می کند. بزرگ کردن یک شیر فشار شکن حرارتی هرگز ایده خوبی نیست و اندازه‌های اوریفیس ترجیحاً زیر دهانه API D توصیه می‌شود.

واکنش فراری

اگر احتمال واکنش‌های شیمیایی فرار وجود داشته باشد، SRV باید ارائه شود و این بر عهده مهندسان شیمی است که سناریوهای مختلف را تعیین کنند و مدل‌هایی ارائه کنند که میزان بخار تولید شده توسط واکنش فرار شیمیایی را در نظر بگیرند. .

پارگی لوله در مبدل های حرارتی

اگر یک لوله در یک مبدل حرارتی پاره شود، فشار بیش از حد عظیمی ایجاد می‌کند، زیرا تحت فشار، سیالات در معرض جو به سرعت تبخیر می‌شوند. به طور محافظه کارانه، ظرفیت مبدل حرارتی را می توان به عنوان جریان مورد نیاز برای SRV در نظر گرفت. از این نظر، ASME و API در توصیه های خود خیلی خاص نیستند و موارد زیر را بیان می کنند:

الزامات حفاظت در برابر فشار بیش از حد را تعیین کنید

علیرغم تمام اقدامات احتیاطی، خرابی تجهیزات، خطای انسانی و سایر رویدادهای خارجی گاهی اوقات می تواند منجر به افزایش فشار فراتر از سطوح ایمن شود که منجر به یک رویداد تسکین می شود. این رویدادهای احتمالی در بالا توضیح داده شده‌اند، اما خطوط بالقوه دفاعی چیست و چرا از سیستم‌های امدادی که فراتر از استفاده ساده از SRV هستند استفاده می‌شود؟ SRV در واقع تنها بخشی از سیستم امدادی و قطعاً مهمترین آن است.

ارزیابی ریسک و کاهش آن

یکی از حیاتی ترین مراحل در ایجاد نقش و تنظیمات مناسب برای سیستم های ایمنی فردی، تجزیه و تحلیل ارزیابی ریسک خواهد بود، فرآیندی که در آن مهندسان تمام شرایط ممکن را در نظر گرفته و تجزیه و تحلیل می کنند تا مناسب ترین مفهوم ایمنی را انتخاب کنند، که تضمین می کند.