Дмитирий Зинченко

Расчет и выбор предохранительного сбросного клапана

Recommended Posts

Добрый день коллеги!

Кто знает методику расчета клапана предохранительного сбросного? Суть расчета сводиться к тому что б для имеющего расхода жидкости или газа подобрать площадь сечения и диаметр проточной части клапана. То есть что б клапан мог скинуть аварийное давление и пропустить всю жидкость или газ через себя на факел. Но как быть если есть емкость к примеру с пропаном-бутаном 100 кубов и на ней необходимо установить СППК. Из каких соображений рассчитывать этот клапан? Может есть у кого то проверенные методики расчета?

Share this post


Link to post
Share on other sites

ГОСТ 12.2.085-2002 СОСУДЫ, РАБОТАЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ.КЛАПАНЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ.

Методика расчета ясна и понятна. Насколько я понимаю для конкретного случая необходимо определить избыточный объем газовой смеси. Для газа насколько я помню 10% расход заклыдывается.

Share this post


Link to post
Share on other sites

РД 51-0220570-2-93 КЛАПАНЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ Выбор, установка, расчет. Руководствуемся этим документом для подбора предохранительных клапанов. Так же есть такая программа "Предклапан" НТП "Трубопровод". Клапан расчитывается из соображений защитить от превышения давления вашу емкость.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Здравствуйте! При расчете предохранительных клапанов мы столкнулись с расхождениями в методах, указанных в нормативной документации, и мнением экспертов Главгосэкспертизы. Просим помочь в ответе на вопрос.

Согласно ГОСТ 12.2.085-2002 (п. 4.2) давление настройки предохранительного клапана определяется как Рн<=1,25*Рр, а давление полного открытия как Рпо<=1,15*Рр, где Рр – расчетное давление сосуда (по ГОСТ 14249). При этом согласно п. 3.2.3 ГОСТа Рн=Рр-Рп, где Рп – расчетное противодавление. Если Рп=0, то Рн=Рр, а, следовательно, давление начала открытия клапана Рно>Рр, а также давление полного открытия Рпо>Рр. Выходит, что ГОСТом допускается превышение избыточного давления в сосуде сверх расчетного, что противоречит ГОСТ 14249 (п. 1.2.2). В условиях, когда Рно>Рр, при повышении давления рабочей среды больше Рр, но меньше Рно, сосуд будет работать в критических для себя условиях, при давлении, на которое он даже не испытывался.

Согласно РД 51-0220570-2-93 давление полного открытия предохранительного клапана определяется  как Рпо=1,15*Р (п. 2.6.2), где Р – рабочее давление сосуда. Согласно п. 2.2.3 Р>=1,1*Рт, где Рт – технологическое давление процесса. Согласно п. 2.5 Рн=Р-Рп. Если Рп=0, то Рн=Р, или Рн=1,1*Рт, а Рпо=1,15*1,1*Рт=1,265*Рт. Выходит, что по РД предохранительные клапана рассчитываются в зависимости от давления технологического процесса. При этом Рн и Рпо могут не превышать расчетного давления сосуда Рр=1,035*Р (согласно п. 2.7.2). Это не противоречит п. 1.2.2 ГОСТ 14249, в котором Рр=0,9*Рпо при Рпо>1,1*Р, т.к. в данном случае выходит Рпо<Р.

Получается нестыковка в различных нормативных документах на расчет предохранительных клапанов. Какова все-таки технология расчета – по давлению технологического процесса, или по расчетному давлению сосуда?

Пример. Рабочее давление сосуда Р=1,6МПа, давление технологического процесса Рт=0,6МПа. На какое давление следует подбирать предохранительные клапана, если повышение давления с 0,6 до 1,6МПа технологически исключено, но недоказуемо?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Добрый день коллеги!

Кто знает методику расчета клапана предохранительного сбросного? Суть расчета сводиться к тому что б для имеющего расхода жидкости или газа подобрать площадь сечения и диаметр проточной части клапана. То есть что б клапан мог скинуть аварийное давление и пропустить всю жидкость или газ через себя на факел. Но как быть если есть емкость к примеру с пропаном-бутаном 100 кубов и на ней необходимо установить СППК. Из каких соображений рассчитывать этот клапан? Может есть у кого то проверенные методики расчета?

На пропановые и бутаноновые бочки объемом 100 и 200 м3 (ПС (БС) 100 и 200) есть стандарт предусматривающий две системы клапанов - рабочую (защищающию от превышения давления технологического) со сросом в факельную систему и защищающую на случай пожара со бросом в атмосферу. Стандарт был в свое время содран у американцев и вроде бы расчет клапанов для обоих систем в нем был

Share this post


Link to post
Share on other sites

ВНИПИНефтевские указания по выбору, расчету и установке предохранительных клапанов ищите У-ТБ-09-90

Share this post


Link to post
Share on other sites

ВНИПИНефтевские указания по выбору, расчету и установке предохранительных клапанов ищите У-ТБ-09-90

 

 

Тогда уж API 520, API 521 рассматривающих те же вопросы и успользуемые в наиболее продвинутых стандартах ASME VIII-1, VIII-2 и  PD 5500 (бывший BS 5500). Их использут проектировшики во всем мире (ВНИПИНефтевские указания - всего лишь слабенький плагиат)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Дмитрий, посмотрите переписку по теме, которая непосредственно касается Вашего вопроса http://www.oilforum.ru/topic/13327-fakelnie-sistemi/page-2

Попробуйте вникнуть. Проблема и путаница с настройками, давлениями рабочими и расчетными серьезная есть, особенно если "на свет вытащите" всякие ведомственные разъяснения для механиков. Для исключения путаницы пользуйтесь исключительно РД 51-0220570-2-93 (мой совет - это единственный внятный документ, который пытается и решает суть проблемы - обеспечение механической прочности).

Хорошенько подумав, задавайте вопросы (они будут и много), но подумав хорошенько. Будем разбираться  

Share this post


Link to post
Share on other sites

Дмитрий, посмотрите переписку по теме, которая непосредственно касается Вашего вопроса http://www.oilforum.ru/topic/13327-fakelnie-sistemi/page-2

Попробуйте вникнуть. Проблема и путаница с настройками, давлениями рабочими и расчетными серьезная есть, особенно если "на свет вытащите" всякие ведомственные разъяснения для механиков. Для исключения путаницы пользуйтесь исключительно РД 51-0220570-2-93 (мой совет - это единственный внятный документ, который пытается и решает суть проблемы - обеспечение механической прочности).

Хорошенько подумав, задавайте вопросы (они будут и много), но подумав хорошенько. Будем разбираться  

Любят всеж в России раритеты типа РУПК и прочей документации времен царя Гороха :) 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Любят всеж в России раритеты типа РУПК и прочей документации времен царя Гороха :) 

Юрий, в России могут любить или не любить все что угодно, но есть нормативная база и есть живое железо!

В ЕС, между прочим, тоже есть масса EN и ISO, но продолжают действовать и DIN, и BS и т.д. и тоже "времен Царя-гороха", а уж по части "царя-гороха", так английское и французское законодательство не имеет себе равных. Это нормальная практика, т.к. всегда есть "старье", которое работает и требует соответствующего подхода к себе. Я, наоборот, скажу, что современное "творчество" (таких примеров по нормативной базе РФ просто "море")... не выдерживает критики, даже "содрать" нормально не могут, уж лучше бы "не трогали Гороха", чем такое пишут.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Любят всеж в России раритеты типа РУПК и прочей документации времен царя Гороха :) 

Юрий, что то я не припомню, что бы Литве требования к клапанам были какие то иные, чем в РФ или в странах ЕС. Клапан должен защищать - это последняя надежда, когда погас свет (а у вас в Мажекяй он гаснет не реже чем в, например в Волгограде), когда отказала автоматика, когда пожар. Правильный расчет этой железяки спас ни одну человеческую жизнь. А насчет раритетов и царя Гороха, вы на литовский язык регламенты то с русского, все перевели? или еще остались? а инструкции, а нормативные документы механиков, электриков, киповцев? Завод на котором вы работаете был построен русскими именно по всяким РУПК и прочему и прочему и не было у вас проблем, верно? До тех пор пока вы не стали запускать в космос вакуумные колонны, может раскажите из за нарушения каких правил она у вас не просто сгорела (пожары у всех бывают), а свалилась с фундамента на землю - плашмя. Как же так? куда смотрел TUV где вы и работаете? А где вы заказали и изготовили новую? Напомнить?

Так что не надо про РУПК с такой пренебрежительностью.

Edited by Александр Гадецкий

Share this post


Link to post
Share on other sites

Юрий, в России могут любить или не любить все что угодно, но есть нормативная база и есть живое железо!

В ЕС, между прочим, тоже есть масса EN и ISO, но продолжают действовать и DIN, и BS и т.д. и тоже "времен Царя-гороха", а уж по части "царя-гороха", так английское и французское законодательство не имеет себе равных. Это нормальная практика, т.к. всегда есть "старье", которое работает и требует соответствующего подхода к себе. Я, наоборот, скажу, что современное "творчество" (таких примеров по нормативной базе РФ просто "море")... не выдерживает критики, даже "содрать" нормально не могут, уж лучше бы "не трогали Гороха", чем такое пишут.

Европейские дела - особый случай. Да, вроде ввели по аппаратам EN 13445, но сейчас действуют и национальные типа, PD 5500 (former BS 5500), AD Merkblatt, CODAP, etc; все они адаптированы под требования Директивы для оборудования под давлением и регулярно обновляются. Причина многообразия - трудности обновления евростандарта евростандарта в европейском хреновом колхозе с суперюбюрократией. Американские стандарты регулярно обновляются (ASME BPVC - раз в три года, API - мах рах в 5 лет). Все это для изготовления нового оборудования; для "живого железа" у американцев уже не один десяток лет существует категория так называемых постконструкционных кодов на уровне национальных стандартов ASME/API/NB, которые тоже регулярно обновляются. Всем этим регулярно занимаются рабочие комитеты, обсасывающие каждое изменение со всех сторон

Share this post


Link to post
Share on other sites

Юрий, что то я не припомню, что бы Литве требования к клапанам были какие то иные, чем в РФ или в странах ЕС. Клапан должен защищать - это последняя надежда, когда погас свет (а у вас в Мажекяй он гаснет не реже чем в, например в Волгограде), когда отказала автоматика, когда пожар. Правильный расчет этой железяки спас ни одну человеческую жизнь. А насчет раритетов и царя Гороха, вы на литовский язык регламенты то с русского, все перевели? или еще остались? а инструкции, а нормативные документы механиков, электриков, киповцев? Завод на котором вы работаете был построен русскими именно по всяким РУПК и прочему и прочему и не было у вас проблем, верно? До тех пор пока вы не стали запускать в космос вакуумные колонны, может раскажите из за нарушения каких правил она у вас не просто сгорела (пожары у всех бывают), а свалилась с фундамента на землю - плашмя. Как же так? куда смотрел TUV где вы и работаете? А где вы заказали и изготовили новую? Напомнить?

Так что не надо про РУПК с такой пренебрежительностью.

 

что то я не припомню, что бы Литве требования к клапанам были какие то иные, чем в РФ или в странах ЕС - В Литве нет отдельного нормативного документа по ППК. А в ЕС - откройте PD5500 и покопайтесь в приложениях ; найдете точную копию части API 520. Нужна полная версия - откройте первоисточник - API 520 Часть 1, 2 и API 521

 

Эпизод с К-601 к ППК не имеет никакого отношения - разрушение сварного соединения к колонне трубопровода Ду 400 , выполненного во время "левой" недокументированной реконструкции по инициативе пусконаладочной бригады. Падение колонны - увы, отсутствие огнезащиты, она не была предусмотрена проектом как таковая. Про нормативный срок огнестойкости Вы наверно слышали. Посказывать где заказвылась новая не надо - ремонт нижней и полная замена верхней части на месте установки. Вновь изготовленная колонна осталась на заводе изготовителе, где она сейчас информации не имею. Надзор на оборудованием под вакуумом - обязанность заводской службы технического надзора, ТЮФ здесь никаким боком

 

Перевод на литовский технической документации - мартышкин труд, ввиду отсутствия литовского технического языка так такового. Официальные издания EN LST  - на английском

 

Про монтаж и пуск завода по советской документации (РУПК, (к нему особый счет), ПУГ-69, РУ-75) - Бога ради, не надо. Пришел на завод в 79 из Волгограднефтемаша после окончания досборки К-101, К-102. Здесь при досборке спасала детально проработанная заводская документация - на заводе им. Петрова тогда работали "волки"  

Share this post


Link to post
Share on other sites

...

 

Про монтаж и пуск завода по советской документации (РУПК, (к нему особый счет), ПУГ-69, РУ-75) - Бога ради, не надо. Пришел на завод в 79 из Волгограднефтемаша после окончания досборки К-101, К-102. Здесь при досборке спасала детально проработанная заводская документация - на заводе им. Петрова тогда работали "волки"  

 

Да, завод тогда "гремел"!

Но, вот уж сильно сомневаюсь, что "дорабатывали" по API.

Брали на заводе техпроект ЦКБН, ВНИИнефтемаш и т.д. и ДОРАБАТЫВАЛИ! А техпроект разрабатывали по стандартам СССР, даже если эскизы разрабатывалисьс применением ASME, API, DIN (между тем наши ГОСТ и нормы когда-то на этих стандартах и "рождались", правда преимущественно DIN).

Знаем-помним, у нас так 2я очередь Астраханского ГПЗ "поставлялась" с железяками с Волгограда, по ТЗ (эскизам и ОЛ) Лицензиаров, а техпроекты всеравно делал ЦКБН, т.к. не мог з-д Петрова разработать документацию без техпроекта, да еще и по "чужим" стандартам - это был СССР, и были свои правила. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, завод тогда "гремел"!

Но, вот уж сильно сомневаюсь, что "дорабатывали" по API.

Брали на заводе техпроект ЦКБН, ВНИИнефтемаш и т.д. и ДОРАБАТЫВАЛИ! А техпроект разрабатывали по стандартам СССР, даже если эскизы разрабатывалисьс применением ASME, API, DIN (между тем наши ГОСТ и нормы когда-то на этих стандартах и "рождались", правда преимущественно DIN).

Знаем-помним, у нас так 2я очередь Астраханского ГПЗ "поставлялась" с железяками с Волгограда, по ТЗ (эскизам и ОЛ) Лицензиаров, а техпроекты всеравно делал ЦКБН, т.к. не мог з-д Петрова разработать документацию без техпроекта, да еще и по "чужим" стандартам - это был СССР, и были свои правила. 

Доработками по API. во время строительства конечно никто не занимался. НО, с середины 90-х выбор установочных давлений ППК, все реконструкции и проектирование новых аппаратов и трубопроводов Проводилось только по ASME/API c применением такого програмного обеспечения как Compress /Codeware,/, PV Elite /Bentlеy/, Ceasare II, Autopipe, NozzlePro, AxiPro и других программ, и ничего живы. О советских временах - з-д Петрова с конца 80-х годов имел лицензии ASME на символы U и U2, делал аппараты и по BS 5500. Те же ВНИИНефтемаш и ПетрохимИнжиниринг все ответственные аппараты с конца 80-х считали  и продолжают считать на  PV Elite и NozzlePro. Так что понадобится - обращайтесь, поможем :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну, а всем адвокатам советско-российской нормативной документации советую посмотреть тему рядом -  

Ростехнадзор - идея 2013: "Меняем нормативную базу"?

 

Наводит на размышления

Share this post


Link to post
Share on other sites

Попробую поднять уже умершую тему. Краткий поиск по форуму не дал результатов, а на длительный поиск времени нет. Хотелось бы обратиться к чужому опыту и таким образом съэкономить время.

 

Вопрос к проектировщикам.

 

1. Сейчас боремся с заказчиком по поводу допустимого противодавления на предклапанах. Кто подскажет ссылку на допустимое противодавление для пружинных клапанов (можно марки СППКС) с сильфоном? Для обычных СППК нашел в паспорте:

"Допустимое накопленное противодавление не более 0,1Рн"

 

Прошу не ссылаться на API 521 Part I и его аналоги ISО и DIN. Интересует только советская и пост-советская НТД.

 

2. Кто встречал в НТД допустимую разницу между давлением настройки и давлением начала открытия?

 

3. Кто может прокомментировать или поправить меня? Прошу не флудить.

ГОСТ 24856-2014 устанавливает следующие соотношения между давлениями предклапанов в западной и пост-советской НТД:

set pressure = давление настройки

initial openning pressure = давление начала открытия

leak-off pressure = давление разгерметизации

 

Все бы хорошо, но при прочтении буржуйской НТД термины не совпадают с ГОСТовскими.
Не буду приводить здесь термины из ISO и ASME - ограничусь лишь собственными выводами. Если понадобится - могу выслать в личку или выложить здесь.

set pressure = давление начала открытия

initial openning pressure = start-to-discharge pressure = нет эквивалента

leak-off pressure = start-to-leak pressure = эквивалент давлению разгерметизации только для предклапанов класса герметичности А по ГОСТ 54808-2011

 

4. Кто может прокомментировать хаос в нормативке по выбору давлений предклапанов? Опыт борьбы с ГГЭ или заказчиком. Опять таки прошу не флудить. Ниже обзор темы:

 

"Государственная система стандартизации и технического регулирования сосудов и трубопроводов в СССР была представлена системой ГОСТов и правил. Однако из-за общего отношения к системам безопасности и защиты в СССР как к второстепенным системам этим стандартам уделялось недостаточное внимание и как результат они не имели единой взаимосвязанной структуры и содержали большое количество внутренних противоречий, в отличие от других аналогичных национальных систем, как то API+ANSI, ISO, DIN или JIS. С распадом СССР систематическая работа над данной системой была фактически прекращена и с непрерывным внесением новых правил и заменой старых стандартов ситуация только ухудшилась, а противоречия усугубились.

Так для примера можно привести отсутствие понимания терминов «рабочее давление» и «расчетное давление» среди разработчиков ГОСТов и правил. Согласно пункта 4.2 ГОСТ 12.2.085-2002 максимально допустимое давление при открытии клапана выбирается в зависимости от расчетного давления сосуда, а согласно пункта 318 ФНиП «Правила ПБ ОПО, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» выбирается от разрешенного. Аналогично согласно пункта 2.2 ГОСТ 24570-81 выбор происходит от давления начала открывания.

Всем вышеуказанным НТД противоречит также и приложение 2 ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточном давлением», которое пунктом 54 требует выбирать давление предохранительного клапана в зависимости от рабочего давления.

Действующий РД 51-0220570-2-93 независимо от всех остальных НТД фактически заменяет термин «расчетное давление» термином «рабочее давление» и требует выбор давления предохранительного клапана выполнять от рабочего давления. В ГОСТ 14249-89, ГОСТ 52857.1-2007 и ГОСТ 24856-2014 содержится еще более грубая ошибка и согласно пунктов 1.2.2 ГОСТ 14249-89, 6.2 ГОСТ 52857.1-2007  и А.12.2 ГОСТ 24856-2014 расчетное давление сосуда принимается равным рабочему.

При этом ни в одном НТД, включая свежий ГОСТ 24856-2014, не приведено внятного обозначение термина «противодавление» и не выполнено разделение понятий «постоянное противодавление» и «накопленное противодавление». Тогда как выбор типа и калибровка пружины предохранительных клапанов выполняется в зависимости от значений обоих противодавлений."

Share this post


Link to post
Share on other sites

При этом ни в одном НТД, включая свежий ГОСТ 24856-2014, не приведено внятного обозначение термина «противодавление» и не выполнено разделение понятий «постоянное противодавление» и «накопленное противодавление». Тогда как выбор типа и калибровка пружины предохранительных клапанов выполняется в зависимости от значений обоих противодавлений."

Если вопрос ещё актуален определение есть в ГОСТ 31294-2005 "Клапаны предохранительные прямого действия. Общие технические условия":

Сумма статического давления в выпускной системе (в случае закрытой системы) и давления, возникающего от ее сопротивления при протекании сбрасываемой рабочей среды.

Два определения были в отменённом ОСТ 26-07-2011-79 "Клапаны предохранительные. Основные термины и определения":

Собственное (расходное) противодавление - Превышение противодавления над посторонним при сбросе. Образуется за счет гидравлического сопротивления сбросной системы

Постороннее (статическое) противодавление - Противодавление перед сбросом среды.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если вопрос ещё актуален определение есть в ГОСТ 31294-2005 "Клапаны предохранительные прямого действия. Общие технические условия":

Сумма статического давления в выпускной системе (в случае закрытой системы) и давления, возникающего от ее сопротивления при протекании сбрасываемой рабочей среды.

Два определения были в отменённом ОСТ 26-07-2011-79 "Клапаны предохранительные. Основные термины и определения":

Собственное (расходное) противодавление - Превышение противодавления над посторонним при сбросе. Образуется за счет гидравлического сопротивления сбросной системы

Постороннее (статическое) противодавление - Противодавление перед сбросом среды.

Вопрос будет еще актуален долгое время.

Ответ не полный. Или Вы плохо разбираетесь в предмете разговора или ответили не полностью.

Потому как давление в гидродинамике несколько, например статическое и динамическое (скоростной напор).

Какое противодавление имеется в виду в ГОСТ 31294 - хз. Я как технолог могу извратить термин противодавление в ГОСТ 31294 десятью разными способами и все будут верными. Потому что ГОСТ 31294 писался непрофессионалами, а людьми далекими от расчетов ПК - механиками, которые кроме как на стенде никогда ПК не видели.

По опыту могу сказать, что противодавление при сбросе ПК может быть даже ниже атмосферного (вакуум). Что вообще полностью выбивается из логики создателей ГОСТ 31294.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Радик, не вспомню где, но было четкое указание, что противодавление при максимальном сбросе - что само собой подразумевает сумму гидростатического и гидродинамического.

Что касается давления в факельном коллекторе.

"Потери давления в факельных системах при максимальном сбросе не должны превышать:

для систем, в которые направляются аварийные сбросы газов и паров, - 0,02 МПа на технологической установке и 0,08 МПа на участке от технологической установки до выхода из оголовка факельного ствола;

для систем с установкой сбора углеводородных газов и паров - 0,05 МПа от технологической установки до выхода из оголовка факельного ствола".

 

То есть, это не значит, что такое давление должно поддерживаться в коллекторе - оно в коллекторе просто должно быть выше атмосферного для искключения подсоса воздуха (все знают, как взрывается газ в трубе):

"Для предотвращения попадания воздуха в факельную систему следует предусматривать подачу продувочного газа с интенсивностью, обеспечивающей следующие скорости потока в расчете на сечение факельного ствола под оголовком:

не менее 0,05 м/с - с газовым затвором;

не менее 0,9 м/с - без газового затвора при плотности продувочного (топливного) газа 0,7 кг/м3 и более;

не менее 0,7 м/с - без газового затвора при инертном продувочном газе (азоте)".

 

Написанное не указывает, что давление в коллекторе должно быть на установке 0,8 бар.

А вот не понимание рядом проектировщиков (надеюсь, теперь они уже понимают), которые проектировали УЗК на том же Нафтане, наших норм, привели к тому, что те принялись продувать факельный коллектор газом, чтобы создать давление 0,8 бар - так этот расход газа продувки превысил расхода газа всем заводом. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Добрый день.  Вот здесь статья по расчету клапана СППК по обновленному ГОСТ 12.2.085-2017 

http://fireflyer.ru/pozharotushenie/raschet-predohranitelnogo-klapana-sppk-pennogo-pozharotusheniya.html

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.