Lắp đặt van an toàn

Hướng dẫn lắp đặt quan trọng, bao gồm xử lý, điều kiện nhà máy, cấu hình đường ống, đánh dấu và cân nhắc tiếng ồn.

Độ kín ghế

Độ kín ghế là cân nhắc quan trọng khi chọn và lắp đặt van an toàn, vì nó không chỉ có thể dẫn đến mất mát liên tục chất lỏng hệ thống, mà rò rỉ cũng có thể gây hư hỏng bề mặt kín, dẫn đến nâng sớm van. Độ kín ghế bị ảnh hưởng bởi ba yếu tố chính; thứ nhất bởi đặc tính van an toàn, thứ hai bởi lắp đặt van an toàn và thứ ba, bởi vận hành van an toàn.

Đặc tính van an toàn

Đối với van ghế kim loại để cung cấp đóng kín chấp nhận được, các bề mặt kín cần có độ phẳng cao với bề mặt hoàn thiện rất tốt. Đĩa phải xoay trên thân van và hướng dẫn thân không được gây ra bất kỳ tác dụng ma sát không cần thiết. Giá trị điển hình cần cho đóng kín chấp nhận được của van ghế kim loại là 0.5 μm cho bề mặt hoàn thiện và hai vạch sáng quang học cho độ phẳng. Ngoài ra, để tuổi thọ dịch vụ hợp lý, bề mặt tiếp xúc và kín phải có khả năng chống mòn cao. Không giống van cô lập thông thường, lực đóng ròng tác dụng lên đĩa tương đối nhỏ, do chỉ có sự khác biệt nhỏ giữa áp suất hệ thống tác dụng lên đĩa và lực lò xo đối lập. Đệm kín đàn hồi hoặc elastome được tích hợp vào đĩa van thường được sử dụng để cải thiện đóng kín, khi điều kiện hệ thống cho phép. Cần lưu ý, tuy nhiên, đệm kín mềm thường dễ bị hư hỏng hơn ghế kim loại.

Lắp đặt van an toàn

Hư hỏng ghế thường xảy ra khi van được nâng lần đầu như một phần của quy trình vận hành nhà máy chung, vì rất thường xuyên, bụi bẩn và mảnh vụn có mặt trong hệ thống. Để đảm bảo vật thể lạ không đi qua van, hệ thống nên được xả rửa trước khi van an toàn được lắp đặt và van phải được gắn nơi bụi bẩn, cặn và mảnh vụn không thể tích tụ. Trên ứng dụng hơi nước cũng quan trọng để giảm xu hướng rò rỉ bằng cách lắp van sao cho ngưng tụ không thể tích tụ ở phía trước đĩa. Điều này có thể đạt được bằng cách lắp van an toàn phía trên đường ống hơi như hiển thị trong Hình 9.5.1. Nơi van an toàn được lắp dưới đường ống, hơi nước sẽ ngưng tụ, đầy ống và làm ướt phía trước ghế van an toàn. Loại lắp đặt này không được khuyến nghị nhưng được hiển thị trong Hình 9.5.2 để tham khảo. Cũng cần thiết phải đảm bảo rằng đường ống phía sau được thoát nước tốt để ngập nước phía sau (cũng có thể khuyến khích ăn mòn và rò rỉ) không thể xảy ra, như hiển thị trong Hình 9.5.3.

Vận hành van an toàn

Rò rỉ cũng có thể gặp phải khi có bụi bẩn hoặc cặn nằm trên bề mặt ghế. Điều này thường xảy ra trong quá trình nâng định kỳ được yêu cầu bởi công ty bảo hiểm và chương trình bảo trì thường xuyên. Nâng thêm đòn bẩy sẽ thường loại bỏ bất kỳ bụi bẩn nào trên bề mặt ghế. Phần lớn các vấn đề rò rỉ ghế van an toàn xảy ra sau sản xuất và thử nghiệm ban đầu. Các vấn đề này thường do hư hỏng trong quá trình vận chuyển, và đôi khi do lạm dụng và ô nhiễm, hoặc do lắp đặt kém. Hầu hết các tiêu chuẩn van an toàn không bao gồm thông số đóng kín chi tiết. Đối với những tiêu chuẩn có, yêu cầu và quy trình thử nghiệm khuyến nghị thường dựa trên tiêu chuẩn API 527, được sử dụng phổ biến trong ngành van an toàn. Quy trình thử nghiệm van được cài đặt trên không khí bao gồm chặn tất cả đường dẫn rò rỉ thứ cấp, trong khi duy trì van ở 90% áp suất cài đặt trên không khí (xem Hình 9.5.4). Đầu ra van an toàn được kết nối với ống đường kính trong 6 mm, cuối ống được giữ 12.7 mm dưới bề mặt nước trong bình trong suốt phù hợp. Số bong bóng xả từ ống này mỗi phút được đo. Đối với hầu hết van cài đặt dưới 70 bar g, tiêu chí chấp nhận là 20 bong bóng mỗi phút. Đối với van cài đặt trên hơi nước hoặc nước, tốc độ rò rỉ nên được đánh giá bằng môi chất cài đặt tương ứng. Đối với hơi nước, không được quan sát thấy rò rỉ nhìn thấy được so với nền đen trong một phút sau thời gian ổn định ba phút. Trong trường hợp nước, có trợ cấp rò rỉ nhỏ, phụ thuộc vào diện tích lỗ, 10 ml mỗi giờ mỗi inch đường kính đầu vào danh nghĩa. Quy trình trên có thể tốn thời gian, nên thường nhà sản xuất áp dụng thử nghiệm bằng phương pháp thay thế, ví dụ sử dụng thiết bị đo lưu lượng chính xác được hiệu chuẩn theo các tham số đặt trong API 527. Trong mọi trường hợp không được áp dụng tải trọng bổ sung lên đòn bẩy cũng như không được bịt van để tăng độ kín ghế. ****Điều này sẽ ảnh hưởng đến đặc tính vận hành và có thể dẫn đến van an toàn không nâng trong điều kiện quá áp. Nếu có mức độ rò rỉ ghế không thể chấp nhận, van có thể được tân trang hoặc sửa chữa, nhưng chỉ bởi nhân viên được ủy quyền, làm việc với sự chấp thuận của nhà sản xuất, và sử dụng thông tin do nhà sản xuất cung cấp. Phụ tùng thay thế được cung cấp thường bao gồm lò xo, đĩa và đầu phun, đệm kín đàn hồi và đệm. Nhiều van có vòng ghế không thể tháo rời và đôi khi có thể được tạo hình lại và đánh bóng lại trong thân. Tuy nhiên, quan trọng là kích thước lỗ ghế phải được duy trì chính xác theo bản vẽ gốc vì điều này có thể thay đổi diện tích hiệu dụng và sau đó ảnh hưởng đến áp suất cài đặt. Không thể chấp nhận được khi đánh bóng đĩa trực tiếp trên ghế trong thân, vì rãnh sẽ được tạo trên đĩa ngăn đóng kín nhất quán sau khi nâng. Trong trường hợp van đệm kín thường đệm kín (thường là vòng ‘O’ hoặc đĩa) có thể được thay đổi trong cụm đĩa. Nếu Duy trì Phê duyệt Cơ quan Độc lập thì bắt buộc người sửa chữa phải là đại lý được phê duyệt của nhà sản xuất. Đối với van được ASME phê duyệt, người sửa chữa phải được phê duyệt độc lập bởi National Board và sau đó được phép đóng dấu ‘VR’, chỉ ra van đã được sửa chữa.

Đánh dấu

Tiêu chuẩn van an toàn thường rất cụ thể về thông tin phải được mang trên van. Đánh dấu là bắt buộc trên cả vỏ, thường được đúc hoặc dập, và bảng tên, phải được gắn chắc chắn vào van. Tóm tắt chung về thông tin yêu cầu được liệt kê dưới đây: Trên vỏ:

• Ký hiệu kích thước.
• Ký hiệu vật liệu vỏ.
• Tên hoặc nhãn hiệu nhà sản xuất.
• Mũi tên hướng dòng chảy. Trên bảng nhận dạng:
• Áp suất cài đặt (bằng bar g cho van châu Âu và psi g cho van ASME).
• Số tiêu chuẩn liên quan (hoặc dấu ASME liên quan).
• Tham chiếu loại mẫu nhà sản xuất.
• Hệ số xả giảm hoặc dung lượng chứng nhận.
• Diện tích dòng chảy.
• Nâng và quá áp.
• Ngày sản xuất hoặc số tham chiếu. Dấu ASME được National Board phê duyệt được áp dụng như sau: V Van giảm áp an toàn được ASME I phê duyệt. UV Van giảm áp an toàn được ASME VIII phê duyệt. UD Thiết bị đĩa vỡ được ASME VIII phê duyệt. NV Van giảm áp được ASME III phê duyệt. VR Người sửa chữa được ủy quyền của van giảm áp. Bảng 9.5.1 chi tiết hệ thống đánh dấu được yêu cầu bởi TÜV và Bảng 9.5.2 chi tiết chữ cái tham chiếu chất lỏng.

Lắp đặt

Van an toàn là thiết bị an toàn chính xác; chúng được cài đặt với dung sai chặt và có các phần bên trong gia công chính xác. Chúng dễ bị sai lệch và hư hỏng nếu xử sai hoặc lắp đặt không đúng. Van nên được vận chuyển thẳng đứng nếu có thể và không bao giờ được mang hoặc nâng bằng đòn bẩy. Ngoài ra, nút bảo vệ và miếng bảo vệ mặt bích không nên được tháo ra cho đến khi lắp đặt thực tế. Cần cẩn thận trong quá trình di chuyển van để tránh chịu sốc quá mức vì điều này có thể gây hư hỏng bên trong đáng kể hoặc sai lệch.

Đường ống đầu vào

Khi thiết kế đường ống đầu vào, một trong những cân nhắc chính là đảm bảo sụt áp trong đường ống này được giảm thiểu. EN ISO 4126 khuyến nghị sụt áp được giữ dưới 3% áp suất cài đặt khi xả. Nơi van an toàn được kết nối bằng kết nối ‘đoạn ngắn’, đường ống đầu vào phải có kích thước ít nhất bằng kết nối đầu vào van an toàn. Đối với đường lớn hơn hoặc đường có uốn cong, nhánh kết nối phải có kích thước ít nhất hai cỡ ống lớn hơn kết nối đầu vào van an toàn, tại đó nó được thu nhỏ đến kích thước đầu vào van an toàn (xem Hình 9.5.5a). Tổn thất áp suất quá mức có thể dẫn đến ‘rung’, có thể dẫn đến giảm dung lượng và hư hỏng bề mặt ghế và các phần khác của van. Để giảm tổn thất áp suất ở đầu vào, các phương pháp sau có thể được áp dụng:

• Tăng đường kính ống. (xem Hình 9.5.5 (a)).
• Đảm bảo các góc được bo tròn phù hợp. Tiêu chuẩn EN ISO 4126: Phần 1 khuyến nghị góc có bán kính không nhỏ hơn một phần tư đường kính lỗ (xem Hình 9.5.5 (b)).
• Giảm chiều dài ống đầu vào.
• Lắp van ít nhất 8 đến 10 đường kính ống phía sau bất kỳ khớp ‘Y’ hội tụ hoặc phân kỳ, hoặc bất kỳ uốn cong (xem Hình 9.5.5 (c)).
• Không bao giờ lắp nhánh van an toàn đối diện trực tiếp với nhánh ở phía dưới đường ống hơi.
• Tránh nhánh lấy ra (cho quy trình khác) trong đường ống đầu vào, vì điều này sẽ tăng sụt áp. Van an toàn luôn phải được lắp với nắp hướng thẳng đứng lên trên. Lắp van ở hướng khác có thể ảnh hưởng đến đặc tính vận hành. Hướng dẫn API Recommended Practice 520 cũng nêu rằng van an toàn không nên được lắp ở cuối đường ống ngang dài mà thường không có dòng chảy qua. Điều này có thể dẫn đến tích tụ vật liệu lạ hoặc ngưng tụ trong ống, có thể gây hư hỏng không cần thiết cho van, hoặc can thiệp vào vận hành của nó.

Đường ống đầu ra

Có hai loại hệ thống xả khả thi - mở và kín. Hệ thống mở xả trực tiếp ra khí quyển trong khi hệ thống kín xả vào bộ gom cùng với các van an toàn khác. Khuyến nghị đường ống xả nên đi lên cho hệ thống hơi nước và khí, trong khi cho chất lỏng, nên đi xuống. Đường ống ngang nên có độ dốc xuống ít nhất 1 trên 100 cách van đảm bảo rằng bất kỳ xả nào sẽ tự thoát nước. Quan trọng là thoát nước bất kỳ đường ống xả đi lên nào. Phần dọc đi lên sẽ yêu cầu thoát nước riêng. Lưu ý: tất cả các điểm thoát nước hệ thống phải tuân theo các biện pháp phòng ngừa tương nhau, đáng chú ý là hiệu suất van không được ảnh hưởng, và bất kỳ chất lỏng nào phải được xả đến vị trí an toàn. Cần thiết phải đảm bảo chất lỏng không thể tích tụ ở phía sau van an toàn, vì điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và gây ăn mòn lò xo và các phần bên trong. Nhiều van an toàn được cung cấp kết nối xả thân, nếu không sử dụng hoặc không cung cấp, thì cống đường kính nhỏ nên được lắp gần đầu ra van (xem Hình 9.5.3). Một trong những mối quan tâm chính trong hệ thống kín là sụt áp hoặc áp suất ngược tích tụ trong hệ thống xả. Như đề cập trong Mô-đun 9.2, điều này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất van an toàn. Tiêu chuẩn EN ISO 4126: Phần 1 quy định sụt áp phải được duy trì dưới 10% áp suất cài đặt. Để đạt được điều này, ống xả có thể được tính kích thước bằng Phương trình 9.5.1. Áp suất (P) nên được lấy là sụt áp tối đa cho phép theo tiêu chuẩn liên quan. Trong trường hợp EN ISO 4126: Phần 1, đây sẽ là 10% áp suất cài đặt và vg được lấy ở áp suất này. Ví dụ 9.5.1 Tính đường kính danh nghĩa của đường ống xả cho van an toàn cần xả 1 000 kg/h hơi bão hòa; cho biết hơi nước sẽ được xả vào bể thông qua đường ống có độ dài tương đương 25 m. Áp suất cài đặt van an toàn là 10 bar g và áp suất ngược chấp nhận được là 10% áp suất cài đặt. (Giả sử sụt áp bằng không dọc theo bể). Trả lời: Nếu áp suất ngược tối đa 10% được cho phép, thì áp suất kế ở đầu ra van an toàn sẽ là: Do đó, đường ống kết nối với đầu ra van an toàn phải có đường kính trong ít nhất 54 mm. Với ống lịch 40, sẽ cần ống DN65. Nếu không thể giảm áp suất ngược xuống dưới 10% áp suất cài đặt, van an toàn cân bằng nên được sử dụng. Van an toàn cân bằng yêu cầu nắp được thông ra khí quyển. Trong trường hợp loại ống bellow cân bằng, sẽ không có xả chất lỏng quy trình, nên có thể thông trực tiếp ra khí quyển. Cân nhắc thiết kế chính là đảm bảo lỗ thông này không bị tắc, ví dụ bởi vật liệu lạ hoặc băng. Với loại piston cân bằng, cần cân nhắc rằng chất lỏng quy trình có thể được xả qua lỗ thông nắp. Nếu xả vào hệ thống có áp suất, lỗ thông phải được tính kích thước phù hợp, để không có áp suất ngược phía trên piston. Van an toàn được lắp ngoài tòa nhà để xả trực tiếp ra khí quyển nên được che bằng mũ che. Mũ che cho phép xả chất lỏng, nhưng ngăn tích tụ bụi bẩn và mảnh vụn trong đường ống xả, có thể ảnh hưởng đến áp suất ngược. Mũ che cũng nên được thiết kế để không ảnh hưởng đến áp suất ngược.

Bộ gom

Bộ gom phải được tính kích thước để trong trường hợp xấu nhất (tức là khi tất cả van bộ gom đang xả), đường ống đủ lớn để xử lý mà không tạo ra mức áp suất ngược không thể chấp nhận. Thể tích bộ gom lý tưởng nên tăng khi mỗi đầu ra van đi vào, và các kết nối này nên đi vào bộ gom ở góc không lớn hơn 45° so với hướng dòng chảy (xem Hình 9.5.6). Bộ gom cũng phải được cố định và thoát nước đúng cách khi cần. Đối với ứng dụng hơi nước, thường không khuyến nghị sử dụng bộ gom, nhưng có thể được sử dụng nếu cân nhắc đúng tất cả các khía cạnh thiết kế và lắp đặt.

Lực phản ứng khi xả

Trong hệ thống mở, phải cân nhắc cẩn thận tác động của lực phản ứng được tạo ra trong hệ thống xả khi van nâng. Trong các hệ thống này, sẽ có lực kết quả đáng kể tác dụng theo hướng ngược lại với hướng xả. Quan trọng là ngăn tải trọng quá mức tác dụng lên van hoặc kết nối đầu vào bởi các lực phản ứng này, vì chúng có thể gây hư hỏng đường ống đầu vào. Độ lớn của lực phản ứng có thể được tính bằng công thức trong Phương trình 9.5.2: Lực phản ứng thường nhỏ cho van an toàn đường kính danh nghĩa dưới 75 mm, nhưng van an toàn lớn hơn thường có mặt bích gắn thanh phản ứng trên thân để cho phép van được cố định. Các lực phản ứng này thường không đáng kể trong hệ thống kín, và do đó có thể bỏ qua. Bất kể độ lớn của lực phản ứng, bản thân van an toàn không bao giờ nên được dựa vào để đỡ đường ống xả và giá đỡ nên được cung cấp để chống trọng lượng đường ống xả. Giá đỡ này nên được đặt càng gần tâm ống thông hơi càng tốt (xem Hình 9.5.7). Hình 9.5.8 và 9.5.9 hiển thị lắp đặt van an toàn điển hình cho cả hệ thống mở và kín.

Van chuyển đổi

Van chuyển đổi (xem Hình 9.5.10) cho phép hai van được gắn cạnh nhau, với một đang vận hành và một bị cô lập. Điều này có nghĩa là bảo trì thường xuyên có thể được thực hiện mà không gián đoạn dịch vụ hoặc bình được bảo vệ. Van chuyển đổi được thiết kế sao cho khi vận hành, diện tích thông qua không bao giờ bị hạn chế. Van chuyển đổi cũng có thể được sử dụng để kết nối đầu ra van an toàn để đường ống xả không phải được nhân đôi. Hành động của cả van chuyển đổi đầu vào và đầu ra phải được giới hạn và đồng bộ vì lý do an toàn. Điều này thường bằng hệ thống truyền xích liên kết cả hai bánh xe tay. Cần cân nhắc tổn thất áp suất do van chuyển đổi gây ra khi xác định sụt áp đầu vào van an toàn, nên giới hạn ở 3% áp suất cài đặt.

Phát thải tiếng ồn

Mặc dù xả từ van an toàn không nên xảy ra thường xuyên, nếu xảy ra, tiếng ồn tạo ra có thể đáng kể. Do đó cần thiết phải xác định mức âm thanh của van an toàn để đảm bảo rằng các mức quy định sức khỏe và an toàn liên quan không bị vượt quá. Giả sử xả đầu phun dòng âm thanh, giá trị xấp xỉ của mức âm thanh, LP, bằng decibel ở đầu ra mặt bích có thể được tính bằng công thức trong Phương trình 9.5.3 (Nguồn API 521). Có nhiều cách để giảm mức tiếng ồn, đơn giản nhất là sử dụng ống xả đường kính lớn hơn, hoặc bọc ống xả (tuy nhiên, van không được bọc). Cũng cho phép sử dụng bộ giảm thanh trong trường hợp cực đoan, trong trường hợp đó bất kỳ áp suất ngược tạo ra phải được tính đến.