Контроль перенапряжения

Контроль помпажа — это использование различных методов и оборудования в гидравлической системе для предотвращения любого чрезмерного повышения давления (также известного как скачок давления), которое может привести к тому, что давление гидравлического процесса превысит максимальное рабочее давление механического оборудования, используемого в системе. .

Что такое гидроудар

Гидравлические скачки возникают, когда внезапно меняется скорость жидкости и становится нестационарной или переходной. Колебания скорости жидкости возникают из-за таких ограничений, как запуск/остановка насоса , открытие/закрытие клапана или уменьшение размера линии. Гидравлические скачки могут возникнуть в течение нескольких секунд в любом месте, где изменяется скорость жидкости, и могут перемещаться по трубопроводу с очень высокой скоростью, повреждая оборудование или вызывая отказы трубопроводов из-за избыточного давления. Системы сброса давления поглощают и ограничивают скачки высокого давления, предотвращая распространение скачка давления через гидравлическую систему. Методы контроля гидравлических скачков включают использование газонаполненного предохранительного клапана, подпружиненных предохранительных клапанов давления, пилотных клапанов, ограничителей перенапряжений и разрывных дисков.

Типичные применения

Продукты для контроля помпажа использовались во многих отраслях промышленности для защиты максимального рабочего давления гидравлической системы на протяжении десятилетий. Типичными областями применения оборудования для защиты от перенапряжений являются трубопроводы на насосных станциях , приемные коллекторы на складах, контроль обратного давления, морская погрузка/разгрузка, специальные применения на объекте, где скачки давления генерируются системой автоматизации, или в любом месте, которое инженеры считают критическим. фирма, проводящая анализ скачков напряжения.

Ограничители перенапряжений

Ограничители перенапряжения выполняют функцию подавления перенапряжений, действуя как гаситель пульсаций . Большинство глушителей имеют металлический резервуар с внутренней эластичной камерой. Внутри резервуара они создают давление в верхней части баллона сжатым газом, в то время как продукт поступает в нижнюю часть резервуара под давлением. Газ в баллоне обеспечивает систему заданным значением. Во время нормальной работы, когда условия технологического процесса начинают повышать давление; внутренняя камера сжимается из-за увеличения давления, позволяя жидкости перемещаться в сосуд высокого давления ограничителя пульсаций, увеличивая объем в этом месте. Это увеличение физического объема предотвращает повышение давления до опасного уровня.

Преимущества:

Очень быстрая скорость реагирования.
Нулевые потери продукта из трубопровода в случае скачка напряжения.
Может использоваться как в качестве ограничителя перенапряжения, так и для облегчения перенапряжения.

Недостатки:

Ограниченная емкость объема для сброса перенапряжения.
Ограничитель перенапряжения должен располагаться как можно ближе к месту возникновения перенапряжения. Ограничители перенапряжений могут стать очень большими в зависимости от размера линии.
Имеет ограниченное максимальное рабочее давление.

Разрывные диски

, Разрывная мембрана также известная как разрывная мембрана , разрывная мембрана или разрывная диафрагма, представляет собой одноразовое устройство для сброса давления без повторного уплотнения, которое в большинстве случаев защищает сосуд под давлением, оборудование или систему от избыточного давления или потенциального повреждения вакуума. условия. Разрывной диск является жертвуемой деталью, поскольку он имеет одноразовую мембрану, которая выходит из строя при заранее определенном перепаде давления, положительном или вакууме. Мембрана обычно изготавливается из металла, но для конкретного применения можно использовать практически любой материал. Разрывные мембраны обеспечивают мгновенную реакцию (в течение миллисекунд) на повышение или понижение давления в системе, но после разрыва мембраны они больше не герметизируются. Из-за одноразового использования этого диска требуется замена пластины после ее разрыва. Устройства одноразового использования изначально экономически эффективны, но их повторная замена может занять много времени и труда.

Преимущества:

Изолирует оборудование от условий технологического процесса, защищая оборудование до тех пор, пока оно не понадобится для устранения перенапряжения.
Экономичная установка.
Очень быстрое время отклика.

Недостатки:

Одноразовое использование.
Требует простоя для замены.
Разрывной диск имеет только одну заданную точку.
Неконтролируемое выделение большого количества вредных веществ.

Пружинные предохранительные клапаны давления

В подпружиненных предохранительных клапанах давления используется сжатая пружина, удерживающая клапан в закрытом состоянии. Клапан будет оставаться закрытым до тех пор, пока технологическое давление не превысит заданное значение давления пружины. Клапан откроется на 100% при достижении заданного значения и останется открытым до тех пор, пока не будет достигнут определенный коэффициент продувки. Часто продувка составляет процент от заданного значения, например 20% от заданного значения. Это означает, что клапан будет оставаться открытым до тех пор, пока технологическое давление не упадет на 20 % ниже заданного значения подпружиненного предохранительного клапана.

Преимущества:

Открывается на 100% при достижении заданного значения.
Простота установки и обслуживания.
Высокая пропускная способность или значение Cv при работе с газом.

Недостатки:

Имеет коэффициент продувки, свойственный конструкции клапана.
Пружина сжимается, в результате чего заданное значение со временем смещается.
Может привести к выбросу продукта в атмосферу.

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны известны своей быстрой реакцией, отличными характеристиками потока и долговечностью в условиях высокого давления. Предохранительные клапаны имеют регулируемую уставку, которая напрямую связана с максимальным давлением в трубопроводе/системе. Когда продукт на входе клапана превышает заданное значение, он заставляет клапан открыться и позволяет слить избыточный выброс в сливной резервуар или рециркулировать в другой трубопровод. Таким образом, в случае помпажа большая часть давления поглощается жидкостью и трубой, и только то количество жидкости, которое необходимо для сброса давления в небезопасных пропорциях, сбрасывается в резервуар для сброса помпажа. Некоторые производители клапанов используют поршневые клапаны с системой контроля азота и внешними камерами , в то время как другие используют эластомерные трубки , внешние пилоты или внутренние камеры .

Клапаны с пилотным управлением

Предохранительные клапаны с пилотным управлением обычно используются для защиты трубопроводов, по которым перемещаются с низкой вязкостью продукты , такие как бензин или дизельное топливо . Клапан этого типа устанавливается после насоса/клапана, создающего помпаж. Клапан управляется внешним нормально закрытым пилотным клапаном. Пилот будет настроен на желаемую уставку системы с помощью измерительной линии, проходящей вверх по потоку от клапана. Когда условия технологического процесса на входе начинают превышать уставку пилотного клапана, клапан начинает открываться и сбрасывать избыточное давление до тех пор, пока не будет достигнуто правильное давление, вызывающее закрытие клапана.

Преимущества:

Не требует мощности.
Регулируемая уставка.
Высокая пропускная способность или значение Cv.

Недостатки:

Медленная скорость ответа.
Не может использоваться в средах с высокой вязкостью.
Пилот чувствителен к любому типу твердых частиц в контуре управления.

Газовые предохранительные клапаны

Газовые предохранительные клапаны поршневого типа работают на основе сбалансированной конструкции поршня и могут использоваться в различных приложениях, поскольку могут работать с продуктами с высокой и низкой вязкостью, сохраняя при этом высокую скорость срабатывания. Инертный газ, чаще всего азот, загружается на заднюю сторону поршня, заставляя клапан закрываться. Давление азота на задней стороне поршня фактически определяет заданное значение клапанов. Эти клапаны будут оставаться закрытыми до тех пор, пока давление на входе не превысит заданное значение/давление азота, после чего клапан откроется из-за высокого давления и останется открытым до тех пор, пока технологическое давление превышает давление азота. Как только технологическое давление начнет падать, клапан начнет закрываться. Как только технологическое давление упадет ниже давления азота , клапан снова закроется.

Преимущества:

Быстрая скорость реагирования и плавное закрытие для предотвращения повторного скачка напряжения.
Может использоваться для продуктов с высокой вязкостью, таких как сырая нефть.
Хорошие характеристики текучести (Cv).
Без выброса, сбрасывается в заданное значение.

Недостатки:

Повторяемость такая же, как и у системы, контролирующей давление азота.
На производительность сильно влияют любые ограничения в газопроводе между предохранительным клапаном и накопительным баком.
Многие производители рекомендуют засверливать камеру статического давления для обеспечения температурной стабильности.

Газонагруженный предохранительный клапан в виде резинового чехла

Газонагруженные предохранительные клапаны в виде резинового чехла работают за счет давления азота, находящегося на наружном диаметре резинового чехла, перекрывающего путь потока через предохранительный клапан. Пока технологическое давление ниже давления азота, клапан закрыт. Как только технологическое давление превысит давление азота, продукт в линии отталкивает резиновый чехол от барьера и позволяет продукту пройти через клапан. Когда технологическое давление падает ниже давления азота, клапан снова закрывается.

Преимущества:

Существует множество типов резиновых эластомеров для различных типов продуктов.
Высокая скорость реакции, когда резиновый чехол не холодный.
Обеспечивает надежное уплотнение даже при наличии незначительных частиц в линии.

Недостатки:

На резиновый чехол сильно влияет температура: чем ниже температура, тем менее повторяема уставка предохранительного клапана.
Плохие характеристики потока (низкий Cv) требуют клапанов большего размера для достижения желаемого расхода.
Для замены резинового чехла клапан необходимо снять с линии и разобрать.
Клапаны текущего поколения имеют металлические внутренние детали и не используют резиновый пыльник предыдущего поколения.

Управление предохранительными клапанами

Существует множество различных подходов к управлению оборудованием для снятия перенапряжения. Все начинается с технологии, используемой в конкретном приложении. Пружинные предохранительные клапаны и клапаны с пилотным управлением управляются механически с помощью давления сжатой пружины. Обычно имеется регулировочный шток, позволяющий незначительно регулировать заданное значение путем сжатия или разжатия пружины. Эта конструкция ограничена давлением, которое может создать пружина в клапане.

Газовые предохранительные клапаны управляются давлением азота, подаваемым в предохранительный клапан. Если давление азота не контролируется, газообразный азот будет расширяться и сжиматься при изменении температуры окружающей среды. Поскольку давление азота изменяется с температурой, меняется и уставка предохранительного клапана.

Давление азота традиционно контролировалось с помощью механических регуляторов. Регуляторы предназначены для работы в условиях потока. При использовании в закрытой пленумной системе предохранительного клапана он также должен выполнять функцию включения/выключения для компенсации теплового расширения и сжатия. Будучи устройством контроля давления, предназначенным для использования в условиях потока, оно не очень хорошо подходит для выполнения функции включения/выключения, необходимой в закрытой системе, такой как камера давления предохранительного клапана.

Другая распространенная проблема заключается в том, что регуляторам приходится выходить за пределы проектных ограничений при внесении поправок, необходимых для теплового расширения и сжатия. Объем газа, который необходимо добавить или удалить из системы, настолько мал, что регулятор должен работать ниже минимального порога своей кривой производительности. В результате в давление в системе вносятся непостоянные поправки, которые влияют на заданное значение газонаполненного предохранительного клапана.

Высокоточный и надежный подход к контролю давления азота в газовом предохранительном клапане заключается в использовании электронной системы управления для добавления и сброса давления азота из газового предохранительного клапана. Этот метод обеспечивает требуемую точность и повторяемость заданного значения, необходимые в этом критическом приложении.

См. также

Ссылки