Запорный клапан

( Запорный клапан также называемый SDV или клапан аварийного отключения , ESV , ESD или ESDV ; или предохранительный запорный клапан ) — это приводной клапан, предназначенный для остановки потока опасной жидкости при обнаружении опасного события. Это обеспечивает защиту от возможного вреда людям, оборудованию или окружающей среде. Запорные клапаны являются частью системы безопасности . Процесс обеспечения автоматизированной защиты безопасности при обнаружении опасного события называется функциональной безопасностью .

Запорные клапаны в первую очередь используются в нефтяной промышленности , хотя системы защиты такого типа могут потребоваться и в других отраслях. Клапаны ESD требуются по закону на любом оборудовании, установленном на морской буровой установке, чтобы предотвратить катастрофические события, такие как взрыв BP Horizon в Мексиканском заливе в 2010 году.

Предохранительный запорный клапан должен быть отказоустойчивым , то есть закрываться при выходе из строя любого элемента системы входного контроля (например, регуляторов температуры, регуляторов давления пара), давления воздуха , давления топлива, тока от датчика пламени или тока от других устройств. устройства безопасности, такие как отключение при низком уровне воды и отключение при высоком давлении.

( Продувочный клапан BDV ) — это тип запорного клапана, предназначенный для сброса давления в сосуде под давлением путем направления пара в факельную , вентиляционную или продувочную трубу в аварийной ситуации. БДВ переходят в открытое положение при выходе из строя системы управления. ^[1] Тип клапана, тип срабатывания и измерение производительности аналогичны клапану ESD.

Типы

Для жидкостей шаровые краны в качестве запорных клапанов (SDV) используются с металлическим седлом. Использование шаровых кранов с металлическим седлом приводит к общему снижению затрат с учетом потерь производства и запасов , а также затрат на ремонт клапана в результате использования шаровых кранов с мягким седлом, которые имеют более низкую первоначальную стоимость.

Прямоточные клапаны, такие как шаровые краны с поворотным валом, обычно представляют собой клапаны с высоким коэффициентом возврата. Клапаны с высокой степенью рекуперации представляют собой клапаны, которые теряют мало энергии из-за небольшой турбулентности потока . Пути потока прямые. Хорошими примерами являются поворотные регулирующие клапаны, дроссельные заслонки и шаровые краны.

Для закрытия воздухозаборника обычно используются два различных типа: дроссельные заслонки и поворотные задвижки или гильотинные клапаны. Поскольку в дизельных двигателях топливо воспламеняется за счет сжатия, а не электронного зажигания, отключение источника топлива в дизельном двигателе не обязательно остановит работу двигателя. Когда в атмосфере присутствует внешний углеводород, такой как метан, он может попасть в дизельный двигатель, что приведет к превышению скорости или превышению оборотов , что потенциально может привести к катастрофическому отказу и взрыву. При срабатывании ESD-клапаны останавливают поток воздуха и предотвращают эти неисправности.

Активация

Поскольку запорные клапаны являются частью ПСБ, необходимо управлять клапаном с помощью привода. Эти приводы обычно относятся к отказоустойчивому гидроприводному типу. Типичными примерами являются:

Пневматический цилиндр
Гидравлический цилиндр
Электрогидравлический привод

Помимо типа жидкости, приводы также различаются по способу накопления энергии для управления клапаном по требованию, а именно:

цилиндр одностороннего действия - или пружинный возврат, где энергия сохраняется с помощью сжатой пружины.
цилиндр двойного действия - энергия сохраняется с использованием объема сжатой жидкости.

Тип требуемого срабатывания зависит от применения, возможностей объекта, а также доступного физического пространства, хотя большинство приводов, используемых для запорных клапанов, относятся к типу с пружинным возвратом из-за отказоустойчивого характера систем с пружинным возвратом.

В предохранительном запорном клапане с электромагнитным управлением пружина мгновенно закрывает клапан при пропадании электрического тока и на соленоид перестает подавать питание. Схема соленоида обычно устроена так, что она размыкается при выходе из строя любого элемента системы. Этот клапан нельзя открыть повторно, пока на соленоид снова не будет подано напряжение. Катушка соленоида клапана должна быть подключена последовательно со всеми элементами. Для этого давление топлива, воздуха и пара может быть преобразовано в электрические сигналы с помощью сильфона , трубки Бурдона или ртутного переключателя с диафрагменным управлением .

Осложнения

Однако внезапное закрытие клапана в системе трубопроводов может привести к гидравлическому удару или взрыву , поэтому в особых случаях к запорному клапану могут быть подключены дополнительные элементы, такие как предохранительный клапан или аэраторный клапан.

Измерение производительности

Для запорных клапанов, используемых в системах безопасности, важно знать, что клапан способен обеспечить требуемый уровень безопасности и что клапан будет работать по требованию. Требуемый уровень производительности определяется Спецификацией требований безопасности, где в конечном итоге уровень полноты безопасности указывается (SIL). Для поддержания требуемого уровня производительности в течение всего срока службы клапана необходимо соблюдать предписания Руководства по безопасному техническому обслуживанию: одним из возможных требований является испытание клапана. Среди других 2 типа методов тестирования:

Контрольное испытание — ручное испытание, которое позволяет оператору определить, находится ли клапан в состоянии «как новый», проверяя все возможные виды отказа и требуя остановки установки.
Диагностический тест — автоматизированный онлайн-тест, который выявляет процент возможных отказов запорного клапана. Примером этого для запорного клапана может быть испытание частичного хода . Пример механического устройства для испытания неполного хода можно найти здесь .

Стандарт производительности клапанов ESDV может включать определение и тестирование времени закрытия (например, закрытие менее чем за 10 секунд), а также определение и измерение приемлемой скорости утечки жидкости через закрытый клапан. ^[2]

См. также

Внешние ссылки

Стандарт EN161:2002

Ссылки

^ Американский институт нефти (январь 2014 г.). «Системы сброса и сброса давления (стандарт API 521)» (PDF) . Американский нефтяной институт . Проверено 4 декабря 2019 г.
^ Исполнительный директор по охране труда и технике безопасности (1996 г.). Руководство к Правилам безопасности трубопроводов 1996 года . Лондон: Исполнительный директор по охране труда и технике безопасности. стр. 25–26. ISBN 9780717611829 .

[1] Американский институт нефти (январь 2014 г.). «Системы сброса и сброса давления (стандарт API 521)» (PDF) . Американский нефтяной институт . Проверено 4 декабря 2019 г.

[2] Исполнительный директор по охране труда и технике безопасности (1996 г.). Руководство к Правилам безопасности трубопроводов 1996 года . Лондон: Исполнительный директор по охране труда и технике безопасности. стр. 25–26. ISBN 9780717611829 .

[1]

[2]