Basisprincipes van drukontlastkleppen – veer-veiligheidskleppen met veerwerking

Leer dit veelgebruikte ventielproduct voor de eerste keer of poets het op.

Overdrukventielen bestaan ​​al honderden jaren en blijven een zeer belangrijke rol spelen als laatste verdedigingslinie voor de bescherming van mensenlevens en eigendommen in geval van overdruk.

Afhankelijk van uw kennisniveau kan dit artikel een goed startpunt zijn om alles te leren over de basisprincipes van overdrukventielen, of kan dit een opfriscursus zijn voor degenen die graag de aantekeningen dubbel-controleren en vergelijken. Dit artikel is het eerste in een serie van drie artikelen waarin we drie soorten overdrukventielen introduceren. In dit eerste artikel bespreken we de operationele basisprincipes van een veer-belaste veiligheidsklep. In toekomstige artikelen zal ons tweede deel de werking van een piloot-bediende veiligheidsklep behandelen, en een derde deel zal de werking van veiligheidskleppen behandelen.

Overdrukventiel (PRV) is een term die wordt gebruikt om een ​​categorie kleppen te beschrijven die zijn ontworpen voor gebruik in toepassingen voor overdrukbeveiliging. U heeft wellicht veel verschillende termen voor PRV's gehoord: veiligheidsklep (SV), ontlastklep (RV), veiligheidsklep (SRV) of piloot-bediende veiligheidsklep (POSRV). Ze werken allemaal op dezelfde manier, maar zijn niet precies hetzelfde, afhankelijk van met wie u praat en het kennisniveau van de overdrukventielen. Net als bij elk ander type apparatuur lijkt alles hetzelfde als je van buiten naar binnen kijkt. Als je wat dieper in de details gaat graven, zul je de verschillen ontdekken. Laten we er dus meteen mee aan de slag gaan en op de details ingaan. Eerst zullen we enkele termen en definities bespreken en daarna zullen we ingaan op de details van hoe eenveer-belaste veiligheidsklepwerkt.

Overdrukventiel (PRV)- een apparaat dat is ontworpen om te openen en de overmatige druk te ontlasten, en vervolgens te sluiten en de verdere vloeistofstroom te voorkomen nadat de normale omstandigheden zijn hersteld.

Ontlastklep (RV)- een veer-belaste overdrukklep die wordt bediend door de statische druk stroomopwaarts van de klep. Een ontlastklep wordt voornamelijk gebruikt bij onsamendrukbare vloeistoffen.

Veiligheidsklep (SRV)- een veer-belaste overdrukklep die kan worden gebruikt als veiligheids- of ontlastklep, afhankelijk van de toepassing.

Pilot-bediende veiligheidsklep (POSRV)- een overdrukklep waarbij het hoofdontlastapparaat of de hoofdklep wordt gecombineerd met en bestuurd door een zelf-zelfwerkende hulpdrukontlastklep, een zogenaamde stuurklep.

Veiligheidsklep (SV)- een veer-belaste overdrukklep die wordt bediend door de statische druk stroomopwaarts van de klep en wordt gekenmerkt door een snelle opening of plop. Een veiligheidsklep wordt normaal gesproken gebruikt bij samendrukbare vloeistoffen, voornamelijk stoom.

Laten we nu eens kijken naar het onderwerp van dit artikel, namelijk de operationele basisprincipes van een veer-belaste veiligheidsklep (SRV).

Een veer{0}}belaste SRV bestaat uit een inlaatmondstuk dat is aangesloten op een vat of systeem dat moet worden beschermd, een schijf die beweegt om de stroom door het mondstuk te regelen en een veer die bepaalt wanneer de klep opent en de positie van de schijf bepaalt. De klep werkt door gebruik te maken van de druk van het inlaatsysteem om een ​​veerbelasting te overwinnen en als gevolg daarvan gaat de klep open om een ​​bepaalde capaciteit te ontlasten. Wanneer de klep gesloten is, zoals weergegeven in figuur 1, weerstaat de veerkracht de stroomopwaartse druk die inwerkt op de zittingoppervlakken (gebied A). Naarmate de druk toeneemt, heeft de druk bij (A) de neiging de veerkracht gelijk te maken en nadert de druk die de stoelen bij elkaar houdt nul.

Figuur 1: Gesloten positie SRV Fotocredit: Alle afbeeldingen met dank aan Baker Hughes

Wanneer de stroomopwaartse druk toeneemt tot binnen één tot twee procent van de insteldruk van de klep, zullen media langs de zittingoppervlakken naar kamer B bewegen, zoals weergegeven in figuur 2. Stroombeperking in de secundaire ringvormige opening zorgt ervoor dat druk zich ophoopt en over een groter gebied inwerkt, waardoor een extra kracht ontstaat om de veerkracht te overwinnen. De schijf zal dan wegbewegen van de mondstukzitting en de klep zal "openspringen".

Figuur 2: SRV gedeeltelijk open

Zodra de klep is geopend, vindt er een extra drukopbouw- plaats bij (C), zoals weergegeven in Figuur 3. Dit komt door de plotselinge stroomtoename en de beperking om door een andere ringvormige opening te stromen, gevormd tussen de binnenrand van de schijfhouder en de buitendiameter van de afstelring. Deze extra krachten bij (C) zorgen ervoor dat de schijf substantieel omhoog komt bij "pop". De stroom wordt beperkt door de opening tussen de mondstukzitting en de schijfzitting totdat de schijfzitting ongeveer een -kwart van de mondstukdiameter- van de mondstukzitting is getild. Nadat de schijf deze mate van lift heeft bereikt, wordt de stroming beperkt door de primaire opening in plaats van door het gebied tussen de zittingoppervlakken. Het spuien (het verschil tussen openings- en sluitdruk) kan binnen bepaalde grenzen worden geregeld door het positioneren van de enkele afstelring. Spui wordt veroorzaakt wanneer de veerkracht de som van de krachten bij (A), (B) en (C) niet kan overwinnen totdat de druk bij (A) onder de ingestelde druk daalt.

Figuur 3: SRV volledig open

Hieronder, in Figuur 4, is een illustratie van de vloeistofstroom door de klep. Het is belangrijk om te onderkennen dat de systeemdruk door het mondstuk binnenkomt en op een hoge druk blijft totdat deze door de secundaire ringvormige opening uitzet. De druk stroomafwaarts van de secundaire ringvormige opening is veel lager dan de systeemdruk.

Figuur 4: Stroompad door PRV

Functies

Afstelring

De afstelring in een veiligheidsklep wordt in vooraf bepaalde posities gezet voordat de klep in gebruik wordt genomen. Door het vooraf instellen is het minder nodig om de klep tijdens gebruik open te zetten om er zeker van te zijn dat de ring goed is afgesteld om de noodzakelijke hef- en ontlastcapaciteit te bereiken.

Eenvoudige spuiaanpassing

Een enkele afstelring regelt de spuidruk, of de herplaatsingsdruk, in een veiligheidsklep. Wanneer de ring naar boven wordt bewogen, wordt het spuien verhoogd (waardoor de herplaatsingsdruk wordt verlaagd), en wanneer deze naar beneden wordt bewogen, wordt het spuien verminderd (waardoor de herplaatsingsdruk wordt verhoogd). Ter vergelijking: wanneer kleppen twee of meer stelringen hebben, heeft elk invloed op de klepwerking en op het spuien.

Gemeenschappelijke industrieën en toepassingen

Veer{0}}geladen SRV's zijn in veel sectoren te vinden. Enkele veel voorkomende industrieën zijn onder meer energieopwekking, raffinage, petrochemie, chemie, midstream olie en gas, upstream olie en gas, en pulp en papier. Enkele veel voorkomende toepassingen voor veer{3}}SRV's zijn onder meer destillatie, hydroverwerking, reforming, kraken, mengen, fractioneren, compressie van laadgas, scheiding, compressie, integriteit van pijpleidingen, dehydratie en balans van installatietoepassingen voor gassen, vloeistoffen en twee- tweefasige toepassingsmedia.

De werking van een veer-belaste keerklep is in principe eenvoudig, met slechts een paar elementen die hun functie regelen. Er valt nog veel meer te bespreken over SRV's, zoals trimtypes, hoe ze werken en wanneer specifieke trim gebruikt moet worden, maar voorlopig houden we ons gewoon aan de basisprincipes van de werking van de SRV. Zoek naar toekomstige artikelen over de werking van piloot-bediende veiligheidskleppen en veiligheidskleppen.