Jak dobrać zawór bezpieczeństwa: kompletny przewodnik techniczny

Krótka odpowiedź: Jak dobrać rozmiar zaworu bezpieczeństwa

Do rozmiaru A zawór bezpieczeństwa , należy obliczyć wymaganą wydajność odciążającą wyrażoną w przepływie masowym lub objętościowym, a następnie wybrać obszar kryzy zaworu wystarczająco duży, aby zapewnić przepływ przy ustawionym ciśnieniu zaworu plus dopuszczalne nadciśnienie. Obowiązujący wzór zależy od fazy płynnej – gazu, pary lub cieczy – i standardów, takich jak API 520 Część I , API 526 i ASME Sekcja VIII Div. 1 określić dokładny sposób obliczeń.

W praktyce dobór ciśnieniowego zaworu nadmiarowego lub zaworu bezpieczeństwa obejmuje cztery podstawowe dane wejściowe:

• Wymagane natężenie przepływu upustowego (kg/h lub lb/h)
• Nastawa ciśnienia i dopuszczalne nadciśnienie (zwykle 10% dla instalacji z pojedynczym zaworem według ASME)
• Przeciwciśnienie na wylocie zaworu
• Właściwości fizyczne cieczy w warunkach odprężających

Po obliczeniu wymaganej powierzchni kryzy należy wybrać następny standardowy rozmiar kryzy, większy z tabel API 526 – nigdy mniejszy. Zbyt mały zawór bezpieczeństwa nie chroni statku; ten ponadgabarytowy trzeszczy, ulega erozji i przecieka.

Dlaczego właściwy dobór zaworu bezpieczeństwa ma większe znaczenie, niż większość inżynierów zdaje sobie sprawę

Zawór bezpieczeństwa stanowi ostatnią linię obrony pomiędzy normalną pracą a katastrofalnym wzrostem ciśnienia. Zbyt mały rozmiar oznacza, że ​​zawór nie może przepływać wystarczająco szybko, aby zapobiec przekroczeniu przez zbiornik maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia roboczego (MAWP). Przewymiarowanie stwarza inny, ale równie poważny problem: zawór otwiera się, uwalnia niewielką ilość płynu, zamyka się, a następnie ponownie otwiera w krótkich odstępach czasu – jest to niszczycielski stan zwany gadać .

Drganie powoduje uszkodzenie siedzenia w ciągu kilku minut. Drgający zawór bezpieczeństwa, który powinien wystarczyć na 10 lat, może zostać zniszczony w ciągu jednego zdarzenia trwającego krócej niż godzinę. Koszty konserwacji gniazd zaworów, tarcz i dysz mogą wahać się od 2000 do 20 000 dolarów na zawór, nie licząc strat produkcyjnych.

Poza względami ekonomicznymi obowiązkowa jest zgodność z przepisami. W większości jurysdykcji zbiorniki ciśnieniowe muszą być chronione urządzeniami nadmiarowymi zwymiarowanymi i ostemplowanymi zgodnie z uznanymi przepisami. W Stanach Zjednoczonych Kodeks ASME dotyczący kotłów i zbiorników ciśnieniowych, sekcja VIII jest podstawową normą. W Europie projektowanie reguluje dyrektywa w sprawie urządzeń ciśnieniowych (PED) i norma EN ISO 4126. Nieprzestrzeganie powoduje odpowiedzialność prawną i może unieważnić ubezpieczenie sprzętu.

Kluczowe terminy, które należy zrozumieć przed wymiarowaniem

Dobór zaworu bezpieczeństwa ma swoje własne słownictwo. Niezrozumienie choćby jednego terminu może prowadzić do błędu obliczeniowego, który będzie rozprzestrzeniał się w całym procesie wymiarowania.

Ustaw ciśnienie

Ciśnienie wlotowe, przy którym zawór bezpieczeństwa jest ustawiony na otwarcie. W przypadku zbiornika o MAWP 100 barg ustawione ciśnienie nie może przekraczać 100 barg. Ustawione ciśnienie jest wybite na tabliczce znamionowej zaworu i sprawdzane podczas ustawiania na stanowisku badawczym.

Nadciśnienie

Wzrost ciśnienia powyżej ustawionego ciśnienia, który występuje, gdy zawór jest otwarty i przepływa. ASME pozwala Nadciśnienie 10% dla pojedynczego zaworu bezpieczeństwa i 16% w przypadku pożarów. Ciśnienie upustowe jest równe ustawionemu ciśnieniu plus nadciśnienie.

Ciśnienie wsteczne

Ciśnienie na wylocie zaworu spowodowane przez instalację rurową tłoczną. Przeciwciśnienie zmniejsza różnicę ciśnień na zaworze, a tym samym zmniejsza wydajność. Istnieją dwa typy:

• Nałożone przeciwciśnienie — występuje przed otwarciem zaworu z powodu kolektora pod ciśnieniem lub zamkniętego wylotu.
• Powstałe ciśnienie wsteczne — rozwija się tylko podczas przepływu przez zawór, na skutek strat tarcia w rurze tłocznej.

Konwencjonalne zawory bezpieczeństwa są wrażliwe na przeciwciśnienie. Jeśli wytworzone przeciwciśnienie przekracza 10% ustawionego ciśnienia, a zrównoważony mieszek lub sterowany pilotem zawór nadmiarowy należy rozważyć.

Współczynnik rozładowania (Kd)

Bezwymiarowy współczynnik uwzględniający straty przepływu przez korpus zaworu. API 520 wykorzystuje znamionowy współczynnik rozładowania Kd, który zazwyczaj wynosi około 0,975 dla usług gazowych/parowych i 0,65 dla cieczy. Producenci publikują certyfikowane wartości Kd z testów przepływu ASME.

Wymagana powierzchnia kryzy (A)

Minimalny obszar przepływu obliczony na podstawie Twojego obowiązku opróżniania. Następnie dopasowujesz to do następnego większego standardowego oznaczenia kryzy z API 526 (D, E, F, G, H, J, K, L, M, N, P, Q, R, T).

Krok po kroku: Jak dobrać rozmiar zaworu bezpieczeństwa do instalacji gazowej lub parowej

Do wymiarowania gazów i par wykorzystuje się równania przepływu ściśliwego. Metodologia API 520 Część I jest w tym zakresie standardem branżowym. Wykonaj poniższe kroki w podanej kolejności.

Krok 1: Zidentyfikuj podstawowy scenariusz projektu

Najpierw należy ustalić, co powoduje nadciśnienie. Typowe scenariusze obejmują zablokowany wylot, awarię wody chłodzącej, narażenie na pożar, pęknięcie rurki wymiennika ciepła i niekontrolowaną reakcję. Każdy scenariusz generuje inny wymagany przepływ odciążający. Rozmiar dla najgorszego wiarygodnego pojedynczego przypadku, chyba że filozofia instalacji wymaga równoczesnych przypadków.

Krok 2: Oblicz wymagany przepływ upustowy

Pochodzi to z symulacji procesu lub bilansu cieplno-materiałowego. W przypadku zablokowanego wylotu sprężarki wymagany przepływ jest równy pełnej przepustowości sprężarki. W przypadku pożarów API 521 podaje wzór na dopływ ciepła:

Q = 43200 × F × A ^0.82 (dla powierzchni zwilżonej, w BTU/h, jednostkach imperialnych)

gdzie F to współczynnik środowiska (1,0 dla nieosłoniętych zbiorników, 0,3 dla odpowiednio izolowanych zbiorników), a A to powierzchnia zwilżona w stopach kwadratowych.

Krok 3: Sprawdź przepływ krytyczny lub podkrytyczny

Przepływ przez dyszę zaworu bezpieczeństwa staje się krytyczny (zatkany), gdy stosunek przeciwciśnienia do ciśnienia upustowego spada poniżej krytycznego stosunku ciśnień Por. W przypadku gazu doskonałego Cf zależy od stosunku ciepła właściwego (k lub γ):

Por. = (2/(k 1)) ^k/(k-1)

Dla większości węglowodorów i powietrza k ≈ 1,3–1,4, co daje Cf ≈ 0,545–0,528. Jeżeli przeciwciśnienie/ciśnienie upustowe jest niższe niż Cf, mamy przepływ krytyczny i stosujemy prostsze równanie przepływu krytycznego. W przeciwnym razie zastosuj korekcję podkrytyczną.

Krok 4: Zastosuj wzór doboru gazu API 520

Dla krytycznego przepływu gazu (API 520 Część I, Równanie 3):

A = W / (C × Kd × P1 × Kb × √(M / (T × Z)))

• A = wymagana powierzchnia kryzy (cal²)
• W = wymagana wydajność odciążająca (lb/h)
• C = stała gazowa wyprowadzona z k (bezwymiarowa, tabelaryczna w API 520, dodatek B)
• Kd = efektywny współczynnik rozładowania (do wstępnego doboru należy zastosować 0,975)
• P1 = ciśnienie rozprężające w psia (ciśnienie zadane × 1,1 14,7 dla wyładowania atmosferycznego)
• Kb = współczynnik korygujący przeciwciśnienie (na podstawie danych API 520; 1,0 jeśli przeciwciśnienie jest nieistotne)
• M = masa cząsteczkowa gazu
• T = temperatura odprężająca w Rankine (°F 460)
• Z = współczynnik ściśliwości w warunkach odciążenia (1,0 dla gazu doskonałego)

Krok 5: Wybierz standardowy rozmiar kryzy

Weź obliczoną powierzchnię A i znajdź kolejne standardowe oznaczenie kryzy, większe w API 526. Na przykład, jeśli A = 0,85 in², kryza D (0,110 in²) jest za mała, E (0,196 in²) jest za mała i tak dalej, aż znajdziesz odpowiednie dopasowanie. Nigdy nie zaokrąglaj w dół. Wybrany otwór musi być równy lub większy od wymaganej powierzchni.

Dobór zaworu bezpieczeństwa dla instalacji parowej

Do wymiarowania pary stosuje się uproszczoną wersję równania gazu, ponieważ właściwości pary w stanie nasycenia są dobrze scharakteryzowane. API 520 Część I zawiera formułę specyficzną dla pary:

A = W / (51,45 × Kd × Ksz × Kn × Kb × P1)

• Ksh = współczynnik korekcji przegrzania (1,0 dla pary nasyconej; mniej niż 1,0 dla pary przegrzanej, z API 520 Tabela 6)
• Kn = Korekcja Napiera dla pary pod wysokim ciśnieniem (obowiązuje, gdy ustawione ciśnienie przekracza 1500 psia)
• Pozostałe zmienne definiowane są jak dla usługi gazowej

Przykładowo zawór bezpieczeństwa kotła o wymaganej wydajności upustowej 50 000 funtów/h pary nasyconej przy ustawionym ciśnieniu 250 psig (ciśnienie odciążające = 275 psia) i żadne znaczące przeciwciśnienie nie wymagałoby:

A = 50 000 / (51,45 × 0,975 × 1,0 × 1,0 × 1,0 × 275) ≈ 3,62 cala²

Z API 526 następną większą standardową kryzą powyżej 3,62 cala² będzie kryza o średnicy 6,38 cala², która jest nadwymiarowa. W praktyce można zastosować dwa mniejsze zawory równolegle, aby każdy zawór miał bardziej odpowiedni rozmiar w stosunku do jego powierzchni kryzy — zapewnia to również redundancję.

Dobór zaworu bezpieczeństwa do cieczy

Klejenie cieczy zasadniczo różni się od klejenia płynu ściśliwego. Ciecze są nieściśliwe, więc pojemność jest ustalana na podstawie pierwiastka kwadratowego z różnicy ciśnień, a nie z ciśnienia bezwzględnego.

Formuła zaklejania cieczy API 520 wygląda następująco:

A = Q / (38 × Kd × kW × Kc × Kw × √(ΔP / G))

• Q = wymagany przepływ nadmiarowy w galonach amerykańskich na minutę (gpm)
• Kd = 0,65 dla cieczy (nie 0,975)
• Kw = korekta przeciwciśnienia dla zaworów odciążonych (1,0 dla zaworów konwencjonalnych)
• Kc = korekta kombinacji (1,0, jeśli nie ma płytki bezpieczeństwa powyżej, 0,9, jeśli płytka bezpieczeństwa jest zainstalowana szeregowo)
• Kv = współczynnik korekcji lepkości (1,0 dla początkowego doboru; powtórzyć, jeśli płyn jest lepki)
• ΔP = różnica ciśnień na zaworze w psi (ciśnienie upustowe minus przeciwciśnienie)
• G = ciężar właściwy cieczy w stosunku do wody w temperaturze 60°F

Zawory bezpieczeństwa cieczy często wymagają stempla UV ASME Sekcja VIII i należy stosować specjalne wersje standardowych korpusów zaworów z płynnym wyposażeniem. Używanie korpusu zaworu gazowego/parowego do obsługi cieczy bez wyposażenia cieczowego zwykle skutkuje: znaczne obniżenie wydajności i możliwa niestabilność.

Korekta lepkości dla gęstych płynów

Jeżeli lepkość płynu w warunkach odciążenia przekracza około 100 SSU (Saybolt Seconds Universal), współczynnik korekcji lepkości Kv staje się znaczący. Korekcja wykorzystuje liczbę Reynoldsa przez kryzę. Zacznij od Kv = 1,0, oblicz próbną powierzchnię kryzy, określ liczbę Reynoldsa, sprawdź Kv z tabeli API 520, a następnie przelicz ponownie. Powtarzaj, aż obszar kryzy zbiegnie się — zwykle w ciągu dwóch lub trzech iteracji dla typowych płynów procesowych.

Standardoweowe rozmiary kryz: tabela referencyjna API 526

Po obliczeniu wymaganej powierzchni kryzy należy wybrać kolejne standardowe oznaczenie kryzy z API 526. Poniższa tabela przedstawia standardowe oznaczenia kryz i ich powierzchnie nominalne. Zawsze sprawdzaj, korzystając z arkusza danych konkretnego producenta, ponieważ rzeczywiste efektywne powierzchnie kryz mogą nieznacznie różnić się od nominalnych wartości API 526.

Jak ciśnienie zwrotne wpływa na wybór i rozmiar zaworu bezpieczeństwa

Przeciwciśnienie jest jednym z najczęściej popełnianych błędów przy doborze ciśnieniowego zaworu bezpieczeństwa. Inżynierowie, którzy to ignorują, otrzymują zawory, które działają inaczej niż projektowano – czasami w sposób niebezpieczny.

Konwencjonalne zawory bezpieczeństwa

Konwencjonalny zawór bezpieczeństwa ze sprężyną bezpośrednią ma wnękę sprężyny odpowietrzoną do wylotu. Oznacza to, że przeciwciśnienie działa bezpośrednio przeciwko sile sprężyny, skutecznie podnosząc ustawione ciśnienie. Jeśli nałożone jest przeciwciśnienie stała i znana , zawór można ustawić na stanowisku laboratoryjnym w celu kompensacji. Jeśli jednak ciśnienie wsteczne jest zmienne, ciśnienie zadane zmienia się wraz z nim – jest to niebezpieczna sytuacja. API 520 to zaleca wytworzone przeciwciśnienie na konwencjonalnym zaworze nie przekracza 10% ustawionego ciśnienia w mierniku.

Zrównoważone zawory bezpieczeństwa z mieszkiem

Odciążony mieszkowy zawór nadmiarowy wykorzystuje elastyczny element do izolowania sprężyny od przeciwciśnienia, utrzymując ustawione ciśnienie na stabilnym poziomie niezależnie od warunków na wylocie. Zawory te wytrzymują ciśnienie wsteczne do około 50% ustawionego ciśnienia bez znaczącego pogorszenia wydajności, chociaż pojemność nadal maleje wraz ze wzrostem przeciwciśnienia i nadal obowiązuje korekta Kb.

Zawory nadmiarowe sterowane pilotowo

Zawór nadmiarowy sterowany pilotem wykorzystuje ciśnienie procesowe do utrzymania zamkniętego gniazda zaworu głównego. Zawór główny otwiera się dopiero wtedy, gdy pilot wyczuje nadciśnienie. Zawory te są zasadniczo odporne na działanie przeciwciśnienia na ustawione ciśnienie i mogą pracować przy ciśnieniu wstecznym do W niektórych konstrukcjach 80% ustawionego ciśnienia . Często wybiera się je do zastosowań wysokociśnieniowych, kolektorów kielichowych ze znacznym wzrostem ciśnienia wstecznego oraz sytuacji, w których krytyczne znaczenie ma precyzyjne ustawienie ciśnienia.

Ulga dwufazowa i mieszana: uwagi specjalne

Jeżeli płynem łagodzącym jest dwufazowa mieszanina cieczy i pary, nie ma bezpośredniego zastosowania ani metoda zaklejania gazu, ani cieczy. Płyny błyskowe, systemy reaktywne i obwody chłodnicze często powodują dwufazowe scenariusze uwolnienia. Niedowymiarowanie w takich przypadkach jest powszechne i niebezpieczne.

Uznane metody wymiarowania dwufazowego obejmują:

• Metodologia DIERS (Design Institute for Emergency Relief Systems) — najbardziej rygorystyczne podejście, opracowane specjalnie dla reaktywnych i nierównowagowych układów dwufazowych
• Metoda Omega — uproszczony model równowagi Leunga (1986), przyjęty w API 520 Załącznik C; wykorzystuje pojedynczy parametr ω uzyskany z obliczeń flash przy 90% i 100% ciśnienia upustowego
• HEM (jednorodny model równowagi) — zakłada pełną równowagę termodynamiczną i jednorodne mieszanie; konserwatywny dla większości zastosowań

Rozmiarowanie dwufazowe zazwyczaj wymaga symulatora procesu (takiego jak Aspen HYSYS, SimSci PRO/II lub VMGSim) do generowania danych flash w warunkach odciążających. Wynikający z tego wymagany obszar kryzy jest często 2 do 5 razy większe niż sugerowałyby obliczenia czystej pary dla tego samego natężenia przepływu. Z tego powodu w wielu zakładach, które dobierały zawory nadmiarowe do pracy wyłącznie w oparciu o parę, okazało się, że są one znacznie za małe, gdy faktyczny płyn był dwufazowy.

Spadek ciśnienia na wlocie: zasada 3%, która jest ignorowana

Ciśnienie na wlocie zaworu podczas jego przepływu nie może spaść o więcej niż 3% poniżej ustawionego ciśnienia (wg API 520 część II i API 526). To 3% ograniczenie spadku ciśnienia na wlocie jest jednym z najczęściej naruszanych ograniczeń w praktyce instalacyjnej i powoduje drgania.

Oto dlaczego: sprężynowy zawór bezpieczeństwa zaczyna się zamykać, gdy ciśnienie wlotowe spada. Jeżeli rurociąg wlotowy stawia duży opór, ciśnienie na wlocie zaworu gwałtownie spada po otwarciu zaworu. Jeśli spadek ten przekroczy przedmuch (redukcja ciśnienia wymagana do ponownego osadzenia zaworu — zwykle 7–10% ustawionego ciśnienia w przypadku zaworów procesowych), zawór zamyka się przed odzyskaniem ciśnienia w systemie, a następnie otwiera się ponownie. Cykl się powtarza – jest to drganie, które niszczy gniazdo zaworu.

W praktyce zasada 3% oznacza, że ​​rura dopływowa musi być krótka i mieć duży otwór. Ogólna wskazówka: dysza wlotowa powinna być co najmniej tak duży jak rozmiar przyłącza wlotowego zaworu z tabeli API 526 i należy zminimalizować równoważną długość rurociągu wlotowego. Przed sfinalizowaniem projektu instalacji obliczyć rzeczywisty spadek ciśnienia przy pełnym przepływie upustowym, korzystając z równania Darcy’ego-Weisbacha.

Rozmiar obudowy przeciwpożarowej: gdy dominuje ulga termiczna

Przypadki pożarów często regulują dobór zaworów bezpieczeństwa w zbiornikach magazynowych i sprzęcie procesowym zlokalizowanym na obszarach z zapasami materiałów łatwopalnych. Scenariusz zakłada pożar basenu otaczający zbiornik, podgrzewający jego zawartość i wytwarzający parę, którą należy usunąć.

API 521 podaje dwa równania na ciepło doprowadzone przez ogień — jedno dla powierzchni zwilżonej (ciecz pod płomieniem) i jedno dla powierzchni niezwilżonej (przestrzeń parowa). Równanie powierzchni zwilżonej zazwyczaj reguluje i podaje dopływ ciepła w BTU/h lub kW. To ciepło doprowadzone jest następnie dzielone przez utajone ciepło parowania cieczy w warunkach odciążenia, aby uzyskać wymagane natężenie przepływu pary.

Jeden krytyczny szczegół: pozwala na to obudowa przeciwpożarowa Nadciśnienie 21%. zgodnie z ASME Sekcja VIII (w porównaniu z 10% w normalnych przypadkach), co nieco zmniejsza wymaganą powierzchnię kryzy. Jednakże ASME wymaga również, aby w przypadku pożaru działał albo dedykowany zawór nadmiarowy ustawiony na 110% MAWP (podczas gdy zawór główny jest na 100%), albo poprzez wykazanie, że zawór główny ma wystarczającą przepustowość dla obu scenariuszy.

Przykład: zbiornik poziomy zawierający 10 000 galonów benzyny ciężkiej z zwilżoną powierzchnią o powierzchni 2000 stóp kwadratowych, bez drenażu, bez izolacji i bez zastosowania wody gaśniczej (F = 1,0):

Q = 43 200 × 1,0 × 2000 ^0.82 ≈ 34 200 000 BTU/godz

Jeżeli ciepło utajone benzyny ciężkiej w warunkach odciążenia wynosi 120 BTU/funt, wymagany przepływ pary wynosi 285 000 funtów/h – jest to bardzo duże wymaganie dotyczące upustu, które prawdopodobnie wpłynęłoby na wybór wielu zaworów bezpieczeństwa o dużej średnicy lub zaworu sterowanego pilotem.

Typowe błędy w doborze rozmiaru i jak ich unikać

Użycie niewłaściwej fazy płynu

Zakładając, że nadmiar składa się wyłącznie z pary, a rzeczywisty płyn w warunkach upustu jest dwufazowy, zawór może być za mały o współczynnik 3 lub więcej. Zawsze przeprowadzaj obliczenia błyskawiczne przy obniżonym ciśnieniu i temperaturze, aby określić rzeczywistą fazę i skład przepływającego płynu.

Ignorowanie ciśnienia wstecznego w systemach kielichowych

W miarę starzenia się rośliny i dodawania większej ilości ładunków odciążających do kolektora kielichowego, przeciwciśnienie wzrasta. Zawór przystosowany do przeciwciśnienia 5 psi w pierwszym roku może osiągnąć przeciwciśnienie 25 psi dziesięć lat później, w miarę zwiększania się produkcji obciążającego system kielichowy. Sprawdź ponownie założenia dotyczące przeciwciśnienia podczas przeglądów Zarządzania zmianami.

Wybór zaworów przewymiarowanych „ze względów bezpieczeństwa”

Instynkt dodawania marginesu poprzez wybór większego zaworu przynosi efekt przeciwny do zamierzonego. Zbyt duży zawór bezpieczeństwa drga, powodując uszkodzenia mechaniczne i wycieki. API 520 Część I ostrzega wyraźnie: wybrana kryza powinna znajdować się jak najbliżej obliczonej wymaganej powierzchni, nie schodząc poniżej niej. Jeśli kolejny większy standardowy rozmiar spowoduje, że zawór będzie o ponad 10% większy niż to konieczne, należy rozważyć zastosowanie mniejszego ciśnienia zadanego lub dwóch mniejszych zaworów równolegle.

Zapominanie o współczynniku korekcji kombinacji Kc

Kiedy płytka bezpieczeństwa jest zainstalowana przed zaworem bezpieczeństwa, kombinacja działa jak pojedyncze urządzenie, a wydajność jest zmniejszona. API 520 określa Kc = 0,9, chyba że konkretna kombinacja została przetestowana i certyfikowana. Wielu inżynierów stosuje ten współczynnik tylko do wzoru na klejenie cieczy, zapominając, że ma on zastosowanie również do klejenia gazu.

Brak uwzględnienia ciśnienia roboczego w porównaniu z ciśnieniem ustawionym

Sekcja VIII ASME wymaga, aby zawór bezpieczeństwa pozostawał zamknięty i nie przeciekał w normalnych warunkach pracy. API zaleca minimum 10% marginesu roboczego pomiędzy normalnym ciśnieniem roboczym a ustawionym ciśnieniem (tj. ustawione ciśnienie powinno wynosić co najmniej 1,1 × maksymalne normalne ciśnienie robocze). Zawory pracujące zbyt blisko ustawionego ciśnienia mogą powodować duszenie się, wycieki z gniazd i przedwczesne zużycie.

Oprogramowanie i narzędzia do doboru zaworu bezpieczeństwa

Ręczne obliczenia przy użyciu równań API 520 są proste w przypadku płynów jednofazowych, ale stają się czasochłonne w przypadku dużych systemów nadmiarowych z wieloma zaworami. Kilka narzędzi programowych automatyzuje proces:

• Analizator systemu Aspen FLARENET / Aspen Flare — standard branżowy w zakresie modelowania sieci pochodni; dobiera zawory nadmiarowe i jednocześnie analizuje przeciwciśnienie w kolektorze
• API EPCON — dedykowane narzędzie do wymiarowania API 520/521/526; szeroko stosowane do indywidualnego wymiarowania zaworów
• Podręcznik inżynieryjny Crosby, narzędzie do doboru online — dostarczone przez firmę Emerson/Crosby w celu szybkiego doboru zaworów
• Lesera VALVESTAR — europejskie narzędzie producenta; stosuje zarówno metody API, jak i EN ISO 4126
• KOMPRES / PV Elite — głównie oprogramowanie do projektowania zbiorników, ale zawiera zintegrowane moduły doboru zaworów nadmiarowych

Narzędzia te redukują błędy obliczeniowe i generują dokumentację na potrzeby składania wniosków regulacyjnych. Wymagają jednak poprawnych danych wejściowych. Śmieci na wejściu, śmieci na wyjściu — zrozumienie podstawowych równań i założeń jest niezbędne do wykrycia błędów w wynikach oprogramowania.

Podsumowanie wymagań prawnych i kodeksowych

W różnych regionach i branżach obowiązują różne przepisy dotyczące wymiarowania i montażu zaworów bezpieczeństwa. Poniższa tabela podsumowuje podstawowe standardy:

Praktyczna lista kontrolna dotycząca doboru zaworu bezpieczeństwa

Skorzystaj z tej listy kontrolnej przed sfinalizowaniem jakichkolwiek obliczeń doboru zaworu bezpieczeństwa i specyfikacji zamówienia.

1. Zidentyfikuj wszystkie wiarygodne scenariusze nadciśnienia i określ przypadek rządzący (maksymalny wymagany przepływ nadmiarowy)
2. Potwierdź MAWP i ustaw ciśnienie, zapewniając co najmniej 10% marginesu roboczego powyżej maksymalnego normalnego ciśnienia roboczego
3. Określić fazę płynu odciążającego (gaz, ciecz, para, dwufazowa) przy ustawionym ciśnieniu i nadciśnieniu
4. Zbierz właściwości płynu: masa cząsteczkowa, współczynnik k, ściśliwość Z, lepkość, ciepło utajone, ciężar właściwy
5. Oszacuj przeciwciśnienie (nałożone i nagromadzone) i odpowiednio wybierz typ zaworu
6. Zastosuj właściwy wzór API 520 dla fazy płynnej i oblicz wymaganą powierzchnię kryzy A
7. Zastosuj wszystkie współczynniki korygujące (Kb, Kc, Kw, Kv), które mają zastosowanie do Twojej instalacji
8. Wybierz następną większą standardową kryzę z API 526; sprawdź, czy wybrany obszar nie jest większy niż około 10% od wymaganego (aby uniknąć ryzyka drgań)
9. Sprawdź, czy spadek ciśnienia w rurze wlotowej przy pełnym przepływie upustowym nie przekracza 3% ustawionego ciśnienia
10. Potwierdzić, że przeciwciśnienie w rurociągu tłocznym przy pełnym przepływie upustowym mieści się w dopuszczalnym limicie typu zaworu
11. Określić materiały konstrukcyjne kompatybilne z cieczą procesową i temperaturą
12. Potwierdź, że zawór ma poprawny stempel kodowy (UV dla ASME Sekcja VIII, V dla obsługi kotła Sekcji I)