วาล์วนิรภัยเป็นวาล์วอัตโนมัติที่ปล่อยสาร (เช่น แก๊ส ไอน้ำ หรือของเหลว) ออกจากหม้อต้ม ภาชนะรับแรงดัน หรือระบบอื่น ๆ เมื่อความดันหรืออุณหภูมิเกินขีดจำกัดที่ตั้งไว้ ได้รับการออกแบบมาเพื่อเปิดที่ความดันและอุณหภูมิเฉพาะเพื่อความปลอดภัยและป้องกันอุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้นหรือความล้มเหลวของอุปกรณ์
บทบาทหลักของวาล์วนิรภัยคือการรักษาแรงดันให้อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัย เพื่อป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์หรือความล้มเหลวร้ายแรง
สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญต่อความปลอดภัยของบุคลากรปฏิบัติการและเพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากแรงดันเกิน
วาล์วนิรภัยได้รับคำสั่งในหลายอุตสาหกรรมโดยหน่วยงานกำกับดูแลเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานของระบบแรงดันที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้
วาล์วนิรภัยแบบทั่วไปถูกกำหนดไว้ในมาตรฐานต่างๆ และคุณลักษณะทั่วไปในมาตรฐานเหล่านี้ก็คือ คุณลักษณะการทำงานของวาล์วนิรภัยนั้นได้รับอิทธิพลจากแรงดันย้อนกลับในระบบจำหน่าย สิ่งสำคัญคือต้องรับทราบว่าแรงดันต้านต้านทั้งหมดประกอบด้วยสององค์ประกอบ: แรงดันต้านต้านแบบซ้อนทับและแรงดันต้านแบบสะสม
แรงดันย้อนกลับแบบซ้อนทับหมายถึงแรงดันสถิตย์ที่ปรากฏที่ด้านทางออกเมื่อปิดวาล์ว ในทางกลับกัน แรงดันย้อนกลับที่สร้างขึ้นแสดงถึงแรงดันเพิ่มเติมที่เกิดขึ้นที่ฝั่งทางออกระหว่างการปล่อยวาล์ว ในกรณีของวาล์วนิรภัยแบบทั่วไป เฉพาะแรงดันย้อนกลับที่ซ้อนทับเท่านั้นที่จะส่งผลต่อลักษณะการเปิดและค่าที่ตั้งไว้ อย่างไรก็ตาม แรงดันต้านกลับแบบรวมจะปรับเปลี่ยนลักษณะการเป่าลมและค่าการปรับเบาะใหม่
ตามมาตรฐาน ASME/ANSI วาล์วทั่วไปจะถูกจำแนกประเภทเพิ่มเติมโดยมีตัวเรือนสปริงที่ระบายไปที่ด้านระบายของวาล์ว หากตัวเรือนสปริงถูกระบายออกสู่ชั้นบรรยากาศแทน แรงดันย้อนกลับที่ทับซ้อนกันใดๆ จะยังคงส่งผลต่อคุณสมบัติการทำงาน ความแตกต่างนี้สามารถสังเกตได้ในรูปที่ 9.2.1 ซึ่งแสดงแผนผังของวาล์วที่มีเรือนสปริงระบายไปทางด้านระบายของวาล์วและบรรยากาศ
มีวาล์วนิรภัยหลากหลายประเภทให้เลือกสรรเพื่อตอบสนองความต้องการและเกณฑ์ประสิทธิภาพที่หลากหลายของอุตสาหกรรมต่างๆ นอกจากนี้ มาตรฐานแห่งชาติยังได้กำหนดวาล์วนิรภัยหลายประเภทที่แตกต่างกันออกไป
มาตรฐาน ASME I และมาตรฐาน ASME VIII เกี่ยวข้องกับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับหม้อไอน้ำและภาชนะรับแรงดัน ในขณะที่มาตรฐาน ASME/ANSI PTC 25.3 เกี่ยวข้องกับวาล์วนิรภัยและวาล์วระบาย มาตรฐานเหล่านี้ไม่เพียงแต่แสดงคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังกำหนดวาล์วนิรภัยประเภทต่างๆ ที่ใช้อีกด้วย
วาล์ว ASME I เป็นวาล์วระบายความปลอดภัยที่เป็นไปตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ในส่วนที่ 3 ของรหัสภาชนะรับแรงดัน ASME สำหรับการใช้งานหม้อไอน้ำ วาล์วนี้ได้รับการออกแบบให้เปิดเมื่อความดันเกิน 4% ของระดับที่กำหนดไว้ และปิดเมื่อความดันตกลงภายใน XNUMX% โดยทั่วไปแล้ว จะมีวงแหวนระเบิดสองวงและสามารถระบุได้ด้วยการประทับตรา 'V' ที่ออกโดยคณะกรรมการแห่งชาติ
ในทางกลับกัน วาล์ว ASME VIII เป็นวาล์วระบายความปลอดภัยที่เป็นไปตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ในส่วน VIII ของรหัสภาชนะรับความดัน ASME สำหรับการใช้งานภาชนะรับความดัน วาล์วนี้จะเปิดเมื่อความดันเกิน 10% ของระดับที่กำหนดไว้ และปิดเมื่อความดันตกลงภายใน 7% สามารถระบุได้โดยการประทับตรา 'UV' ที่ออกโดยคณะกรรมการแห่งชาติ
เมื่อพิจารณาถึงแรงที่กระทำต่อจานเบรก โดยเฉพาะพื้นที่ AD จะเห็นได้ชัดว่าแรงที่จำเป็นในการเริ่มต้นการเปิด (ซึ่งเท่ากับผลคูณของแรงดันขาเข้า PV และพื้นที่หัวฉีด AN) เป็นการรวมกันของแรงสปริง FS และแรงที่เกิดจากแรงดันต้านกลับ PB ที่ด้านบนและด้านล่างของแผ่นดิสก์ หากเราตรวจสอบสถานการณ์ที่มีการระบายอากาศตัวเรือนสปริงไปที่ด้านระบายของวาล์วของวาล์วระบายนิรภัยแบบธรรมดา ASME) สูตรสำหรับแรงเปิดที่ต้องการสามารถแสดงได้ดังนี้:
PV x AN = FS + PB x โฆษณา – PB (โฆษณา – AN)
ซึ่งสามารถทำให้ง่ายขึ้นเป็นสมการได้
ที่ไหน:
PV = แรงดันขาเข้าของของไหล
AN = พื้นที่หัวฉีด
FS = แรงสปริง
PB= แรงดันต้าน
ผลที่ตามมา การใช้แรงดันต้านกลับเพิ่มเติมส่งผลให้มีแรงปิดเพิ่มมากขึ้น และจำเป็นต้องเพิ่มแรงดันขาเข้าเพื่อยกจานเบรกขึ้น
สำหรับวาล์วที่ติดตั้งตัวเรือนสปริงซึ่งระบายออกสู่บรรยากาศ แรงที่ต้องใช้ในการเปิดมีดังนี้
ที่ไหน:
Pv = แรงดันขาเข้าของของไหล
An = พื้นที่หัวฉีด
Fs = แรงสปริง
PB = แรงดันต้านกลับ
AD = พื้นที่แผ่นดิสก์
ผลที่ตามมาคือแรงดันต้านกลับที่ซ้อนทับร่วมกับแรงดันในถังจะตอบโต้แรงสปริง ส่งผลให้แรงดันเปิดต่ำกว่าที่คาดไว้
ในทั้งสองสถานการณ์ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องคำนึงถึงผลกระทบของแรงดันต้านกลับที่ซ้อนทับกันอย่างมีนัยสำคัญเมื่อสร้างระบบวาล์วนิรภัย
ยิ่งไปกว่านั้น การพิจารณาผลกระทบของแรงดันต้านสะสมนั้นถือเป็นสิ่งสำคัญในขณะที่วาล์วเริ่มกระบวนการเปิด ในกรณีของวาล์วนิรภัยแบบธรรมดาซึ่งมีการระบายอากาศตัวเรือนสปริงไปทางด้านระบายของวาล์ว อิทธิพลของแรงดันต้านสะสมสามารถประเมินได้โดยอ้างอิงจากสมการ A และยอมรับว่าเมื่อวาล์วเริ่มเปิด ความดันขาเข้าจะรวมกัน แรงดันที่ตั้งไว้ (PS) และแรงดันเกิน (PO)
สมการ (PS + PO) x AN = FS + PB x AN ซึ่งทำให้สมการง่ายขึ้น
ที่ไหน:
PS= ตั้งค่าแรงดันของเซฟตี้วาล์ว
AN = พื้นที่หัวฉีด
FS = แรงสปริง
PB = แรงดันย้อนกลับ
PO = แรงดันเกิน
ดังนั้นแรงดันต้านกลับที่ซ้อนทับจึงมีปฏิกิริยากับแรงดันในถังเพื่อต้านแรงสปริง ส่งผลให้แรงดันเปิดต่ำกว่าที่คาดไว้
ในทั้งสองสถานการณ์ เมื่อออกแบบระบบวาล์วนิรภัย จำเป็นต้องคำนึงถึงผลกระทบของแรงดันย้อนกลับที่ทับซ้อนกันที่มีนัยสำคัญต่อแรงดันที่ตั้งไว้
นอกจากนี้ เมื่อวาล์วเริ่มกระบวนการเปิด จะต้องคำนึงถึงผลสะท้อนกลับของแรงดันต้านสะสมด้วย ในกรณีของวาล์วนิรภัยแบบธรรมดาที่มีตัวเรือนสปริงระบายไปทางด้านระบายของวาล์ว ผลของแรงดันต้านที่สะสมไว้สามารถกำหนดได้โดยใช้สมการ A และรับรู้ว่าความดันทางเข้า เมื่อวาล์วเริ่มเปิด จะประกอบด้วย ทั้งแรงดันที่ตั้งไว้ (PS) และแรงดันเกิน (PO)
นิพจน์อย่างง่ายสำหรับความสัมพันธ์นี้มีดังต่อไปนี้: (PS + PO) x AN = FS + PB x AN ดังแสดงในสมการ C
วาล์วนิรภัยที่สมดุลประกอบด้วยกลไกที่ทำให้ผลกระทบของแรงดันต้านกลับเป็นโมฆะ สามารถใช้การออกแบบพื้นฐานสองแบบเพื่อทำให้สิ่งนี้สำเร็จ
วาล์วลูกสูบแสดงหลายรูปแบบ แต่โดยทั่วไปจะประกอบด้วยแผ่นดิสก์ในรูปของลูกสูบ การเคลื่อนที่ของแผ่นดิสก์นี้ถูกจำกัดโดยไกด์ที่มีช่องระบายอากาศ พื้นที่ของส่วนบนของลูกสูบ (AP) และที่นั่งหัวฉีด (AN) ได้รับการออกแบบอย่างตั้งใจให้เท่ากัน การออกแบบนี้ช่วยให้แน่ใจว่าพื้นผิวทั้งด้านบนและด้านล่างของจานที่สัมผัสกับแรงดันต้าน มีพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพเท่ากัน จึงทำให้เกิดความสมดุลในแรงฝ่ายตรงข้าม รูปภาพต่อไปนี้แสดงฝากระโปรงสปริงแบบมีรูระบายอากาศ ซึ่งช่วยให้ส่วนบนของลูกสูบสัมผัสกับแรงดันบรรยากาศได้
เมื่อตรวจสอบแรงที่กระทำต่อลูกสูบ จะเห็นได้ชัดว่าวาล์วนี้ไม่ได้รับอิทธิพลจากแรงดันที่ตรงข้ามกันอีกต่อไป
ที่ไหน:
PV = แรงดันขาเข้าของของไหล
AN = พื้นที่หัวฉีด
FS = แรงสปริง
PB = แรงดันต้านกลับ
AD = พื้นที่แผ่นดิสก์
AP = พื้นที่ลูกสูบ
เนื่องจาก AP เท่ากับ AN สองพจน์สุดท้ายของสมการจึงมีขนาดเท่ากันและหักล้างออกจากสมการ ดังนั้น นี่จึงลดรูปลงในสมการ
ที่:
PV = แรงดันขาเข้าของของไหล
AN = พื้นที่หัวฉีด
FS= แรงสปริง
วาล์วนิรภัยแบบเบลโลว์แบบเบลโลว์คือวาล์วที่ใช้กลไกเบลโลว์เพื่อปรับสมดุลแรงที่กระทำต่อจานวาล์ว เครื่องสูบลมติดอยู่กับพื้นผิวด้านบนของจานเบรกและรางนำสปินเดิล และป้องกันไม่ให้แรงดันย้อนกลับส่งผลต่อแรงดันในการเปิดวาล์ว
เครื่องเป่าลมช่วยให้อากาศไหลเข้าและออกได้อย่างอิสระขณะขยายหรือหดตัว อย่างไรก็ตาม ความล้มเหลวของตัวเป่าลมอาจส่งผลต่อความดันและความจุที่ตั้งไว้ของวาล์ว ดังนั้นจึงควรมีกลไกในการตรวจจับการไหลของของไหลที่ผิดปกติผ่านช่องระบายอากาศของตัวเป่าลม วาล์วนิรภัยที่ปรับสมดุลของเครื่องสูบลมบางรุ่นยังมีลูกสูบเสริมเพื่อตอบโต้ผลกระทบของแรงดันต้านในกรณีที่เครื่องสูบลมทำงานล้มเหลว โดยทั่วไปวาล์วเหล่านี้จะใช้ในการใช้งานที่สำคัญในอุตสาหกรรมน้ำมันและปิโตรเคมี
เครื่องสูบลมไม่เพียงลดผลกระทบของแรงดันต้านกลับเท่านั้น แต่ยังแยกตัวนำสปินเดิลและสปริงออกจากของเหลวในกระบวนการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอีกด้วย
อย่างไรก็ตาม วาล์วนิรภัยแบบเบลโลว์แบบเบลโลว์มีราคาแพงกว่าวาล์วแบบไม่บาลานซ์ โดยปกติแล้วจะใช้งานเมื่อไม่สามารถหลีกเลี่ยงท่อร่วมแรงดันสูงได้หรือในการใช้งานที่สำคัญซึ่งต้องใช้แรงดันที่ตั้งไว้อย่างแม่นยำหรือการเป่าลง
วาล์วนิรภัยเฉพาะนี้ใช้ตัวกลางที่ไหลผ่านวาล์วนำร่อง เพื่อใช้แรงปิดที่จำเป็นบนจานวาล์วนิรภัย โดยพื้นฐานแล้ววาล์วไพล็อตทำหน้าที่เป็นวาล์วนิรภัยขนาดเล็ก
วาล์วนิรภัยแบบควบคุมโดยนักบินมีอยู่ 2 รูปแบบหลักๆ โดยเฉพาะประเภทไดอะแฟรมและประเภทลูกสูบ
โดยทั่วไปประเภทไดอะแฟรมจะเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันต่ำและมีการเคลื่อนไหวตามสัดส่วน ซึ่งพบได้ทั่วไปในวาล์วระบายที่ใช้ในระบบของเหลว ด้วยเหตุนี้ จึงมีประโยชน์เพียงเล็กน้อยในระบบไอน้ำ และด้วยเหตุนี้ จึงไม่มีการกล่าวถึงในเอกสารนี้เพิ่มเติม
ในทางตรงกันข้าม วาล์วชนิดลูกสูบจะรวมวาล์วหลักที่ติดตั้งกลไกการปิดรูปลูกสูบ (หรือตัวปิดบัง) เช่นเดียวกับวาล์วไพล็อตภายนอก แผนภาพของวาล์วนิรภัยแบบลูกสูบทั่วไปแสดงไว้ในรูปต่อไปนี้
วาล์วหลักรวมเอาลูกสูบและการจัดที่นั่งซึ่งออกแบบในลักษณะที่พื้นที่ด้านล่างของลูกสูบซึ่งสัมผัสกับของเหลวทางเข้ามีขนาดเล็กกว่าพื้นที่ด้านบน โครงสร้างนี้ช่วยให้แน่ใจว่าแม้ปลายทั้งสองข้างของลูกสูบจะถูกของเหลวที่ความดันเท่ากัน แต่พื้นที่ด้านบนที่ใหญ่กว่าจะสร้างแรงปิดที่มากกว่าเมื่อเทียบกับแรงทางเข้า ผลที่ตามมาก็คือแรงกดลงที่ยึดลูกสูบไว้กับเบาะอย่างแน่นหนา
ในสถานการณ์ที่แรงดันขาเข้าเพิ่มขึ้น แรงปิดบนลูกสูบก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้นจึงรักษาการปิดเครื่องให้แน่นสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เมื่อความดันทางเข้าถึงความดันที่กำหนดไว้ วาล์วไพล็อตจะเปิดออกเพื่อปล่อยแรงดันของเหลวเหนือลูกสูบ เนื่องจากแรงดันของเหลวที่ลดลงซึ่งกระทำต่อพื้นผิวด้านบนของลูกสูบ แรงดันทางเข้าจะสร้างแรงขึ้นด้านบน ทำให้ลูกสูบหลุดออกจากบ่าของมัน เป็นผลให้วาล์วหลักเปิดขึ้นด้วยเพื่อให้สามารถระบายของไหลในกระบวนการได้
เมื่อลดความดันทางเข้าลงเพียงพอ วาล์วนำร่องจะกลับเข้าที่ เพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลออกจากด้านบนของลูกสูบอีก การกระทำนี้จะสร้างแรงสุทธิลงอีกครั้ง ส่งผลให้ลูกสูบกลับเข้าที่
วาล์วนิรภัยที่ควบคุมโดยนักบินแสดงแรงดันเกินและประสิทธิภาพการเป่าลงที่ยอดเยี่ยม โดยมีโอกาสเป่าลงต่ำเพียง 2% การใช้งานมีข้อได้เปรียบโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องใช้ระยะขอบแคบระหว่างแรงดันที่ตั้งไว้และแรงดันการทำงานของระบบ นอกจากนี้ วาล์วควบคุมแบบนำร่องมีจำหน่ายในขนาดที่ใหญ่กว่า ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับวาล์วนิรภัยที่รองรับความจุขนาดใหญ่
อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าท่อนำร่องที่เชื่อมต่อซึ่งมีรูขนาดเล็ก อาจเสี่ยงต่อการอุดตันจากสิ่งแปลกปลอมหรือการสะสมตัวของคอนเดนเสท ผลที่ตามมา การอุดตันดังกล่าวอาจทำให้วาล์วเสียหาย ไม่ว่าจะอยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิด ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของการอุดตัน
วาล์วนิรภัยแบบเปลี่ยนตำแหน่งช่วยให้สามารถติดตั้งวาล์วสองตัวควบคู่กันได้ โดยวาล์วหนึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องในขณะที่อีกวาล์วหนึ่งแยกออกจากกัน การจัดการที่ได้เปรียบนี้ช่วยให้สามารถให้บริการได้อย่างต่อเนื่องระหว่างการบำรุงรักษาตามปกติหรือการปกป้องเรือ เป็นที่น่าสังเกตว่าการออกแบบวาล์วเปลี่ยนทางทำให้แน่ใจได้ว่าพื้นที่การไหลจะไม่มีสิ่งกีดขวางเมื่อทำงาน
นอกจากนี้ วาล์วเปลี่ยนทางยังมีประโยชน์ในการเชื่อมต่อช่องจ่ายวาล์วนิรภัย ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการทำซ้ำท่อระบาย เพื่อความปลอดภัย การทำงานของวาล์วเปลี่ยนทางเข้าและทางออกจะต้องได้รับการควบคุมและซิงโครไนซ์กัน โดยทั่วไปจะทำได้ผ่านระบบขับเคลื่อนด้วยโซ่ที่เชื่อมต่อล้อเลื่อนของวาล์วทั้งสองเข้าด้วยกัน
เมื่อพิจารณาการลดลงของแรงดันขาเข้าของวาล์วนิรภัย ควรพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับการสูญเสียแรงดันที่เกิดจากวาล์วเปลี่ยนทาง ขอแนะนำให้จำกัดแรงดันที่ลดลงนี้ไว้ที่ 3% ของแรงดันที่ตั้งไว้
คำว่า "การยกเต็ม" "การยกสูง" และ "การยกต่ำ" เกี่ยวข้องกับขอบเขตของการเคลื่อนไหวที่แสดงโดยแผ่นดิสก์ในขณะที่เปลี่ยนจากสถานะปิดไปยังตำแหน่งที่จำเป็นสำหรับการบรรลุความสามารถในการคายประจุที่ได้รับการรับรอง การเคลื่อนไหวนี้มีผลกระทบโดยตรงต่อความสามารถในการระบายของวาล์ว
วาล์วนิรภัยการยกแบบเต็มครอบคลุมการยกจานที่เพียงพอเพื่อขจัดอิทธิพลของบริเวณม่านที่มีต่อพื้นที่ระบาย ด้วยเหตุนี้ ความจุของวาล์วจึงถูกกำหนดโดยพื้นที่ของรู ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อจานยกสูงขึ้นอย่างน้อยหนึ่งในสี่ของเส้นผ่านศูนย์กลางของรู ในการใช้งานไอน้ำทั่วไป วาล์วนิรภัยแบบธรรมดาแบบยกเต็มมักจะเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด
ในวาล์วนิรภัยยกสูง จานเบรกจะขึ้นไปเป็นระยะทางขั้นต่ำเท่ากับหนึ่งในสิบสองของเส้นผ่านศูนย์กลางของรู เป็นผลให้พื้นที่ระบายถูกกำหนดโดยพื้นที่ม่านและตำแหน่งของแผ่นดิสก์ตามลำดับ โดยทั่วไปแล้ววาล์วยกสูงจะมีความสามารถในการจ่ายกระแสไฟที่ต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับวาล์วยกแบบเต็ม การเลือกใช้วาล์วยกแบบเต็มซึ่งมีขนาดระบุเล็กกว่าวาล์วยกสูงที่สอดคล้องกันหลายเท่า มักจะให้ข้อได้เปรียบด้านต้นทุน นอกจากนี้ วาล์วยกสูงมักใช้กับของไหลอัดได้เพื่อให้ได้สัดส่วนที่มากขึ้น
วาล์วยกต่ำจะเห็นว่าจานยกขึ้นตามระยะห่างเท่ากับหนึ่งในยี่สิบสี่ของเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเท่านั้น ในที่นี้ พื้นที่ระบายจะถูกกำหนดโดยตำแหน่งของจานเบรกเพียงอย่างเดียว โดยมีการยกน้อยที่สุด ส่งผลให้มีความจุลดลงอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับวาล์วยกเต็มหรือวาล์วยกสูง
วาล์วนิรภัยยกต่ำเป็นวาล์วชนิดหนึ่งที่กำหนดพื้นที่ระบายตามตำแหน่งของแผ่นดิสก์ ในทางกลับกัน วาล์วนิรภัยในการยกแบบเต็มไม่ได้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของจานเบรกในการกำหนดพื้นที่ระบาย
วาล์วนิรภัยแบบเต็มรูได้รับการออกแบบโดยไม่มีส่วนที่ยื่นออกมาในรู ช่วยให้วาล์วสามารถยกได้เพียงพอเพื่อให้พื้นที่ขั้นต่ำที่ส่วนใดๆ รวมถึงที่หรือใต้เบาะนั่ง กลายเป็นช่องควบคุม
ในวาล์วระบายนิรภัยแบบทั่วไป ตัวเรือนสปริงจะถูกระบายไปทางด้านระบาย ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงแรงดันต้านส่งผลโดยตรงต่อคุณลักษณะการทำงานของวาล์ว
วาล์วระบายความปลอดภัยที่สมดุลได้รับการออกแบบมาเพื่อลดผลกระทบของแรงดันต้านต่อลักษณะการทำงานของวาล์วให้เหลือน้อยที่สุด
วาล์วระบายแรงดันที่ควบคุมโดยนำร่องจะรวมอุปกรณ์บรรเทาหลักเข้ากับอุปกรณ์บรรเทาความดันเสริมที่สั่งงานด้วยตนเอง ซึ่งควบคุมการทำงานของมัน
วาล์วระบายความปลอดภัยที่กระตุ้นด้วยไฟฟ้าจะรวมอุปกรณ์ลดแรงดันหลักเข้ากับอุปกรณ์ที่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอกเพื่อควบคุม
วาล์วนิรภัยมาตรฐานหมายถึงวาล์วที่เมื่อเปิดแล้วจะมีระดับการยกที่จำเป็นสำหรับการระบายอัตราการไหลของมวลภายในความดันที่เพิ่มขึ้นไม่เกิน 10% วาล์วประเภทนี้ทำงานด้วยป๊อปแอคชั่น และบางครั้งเรียกว่า "การยกสูง"
วาล์วนิรภัยลิฟต์แบบเต็มหรือที่เรียกว่าวาล์วนิรภัย Vollhub จะเปิดอย่างรวดเร็วภายในแรงดันที่เพิ่มขึ้น 5% หลังจากเริ่มลิฟต์ จนกระทั่งถึงลิฟต์ทั้งหมดตามที่กำหนดโดยการออกแบบ ช่วงตามสัดส่วนก่อนเปิดอย่างรวดเร็วไม่ควรเกิน 20%
วาล์วนิรภัยที่รับน้ำหนักโดยตรงจะทำงานด้วยแรงเปิดใต้จานวาล์ว ตอบโต้ด้วยแรงปิด เช่น สปริงหรือตุ้มน้ำหนัก
วาล์วนิรภัยตามสัดส่วนมีความโดดเด่นด้วยการเปิดที่มั่นคงเมื่อเทียบกับแรงดันที่เพิ่มขึ้น จะไม่พบการเปิดอย่างกะทันหันภายในช่วงยก 10% โดยไม่มีการเพิ่มแรงดันตามมา วาล์วนิรภัยเหล่านี้ช่วยยกที่จำเป็นสำหรับการไหลของมวลภายในแรงดันไม่เกิน 10% หลังจากเปิด
วาล์วนิรภัยไดอะแฟรมเป็นวาล์วนิรภัยที่รับน้ำหนักโดยตรง โดยที่ไดอะแฟรมจะปกป้องชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่และหมุนเชิงเส้น รวมทั้งสปริง จากผลกระทบของของเหลว
วาล์วนิรภัยเบลโลว์เป็นวาล์วนิรภัยที่รับน้ำหนักโดยตรง ซึ่งช่วยป้องกันชิ้นส่วนเลื่อนและที่หมุนบางส่วนหรือทั้งหมด รวมถึงสปริง จากการกระแทกของของไหลผ่านการใช้เครื่องสูบลม เครื่องเป่าลมอาจได้รับการออกแบบเพื่อชดเชยอิทธิพลของแรงดันต้าน
วาล์วนิรภัยแบบควบคุมประกอบด้วยวาล์วหลักและอุปกรณ์ควบคุม หมวดหมู่นี้ยังรวมถึงวาล์วนิรภัยที่ออกฤทธิ์โดยตรงพร้อมโหลดเสริม โดยที่แรงเพิ่มเติมจะเพิ่มแรงปิดจนกว่าจะถึงความดันที่ตั้งไว้
วาล์วนิรภัยประเภทนี้จะต่อต้านการโหลดที่เกิดจากแรงดันของเหลวใต้จานวาล์วโดยใช้เพียงอุปกรณ์โหลดเชิงกลโดยตรง เช่น ตุ้มน้ำหนัก คันโยก และตุ้มน้ำหนัก หรือสปริง
วาล์วนิรภัยแบบช่วยประกอบรวมกลไกช่วยเหลือแบบใช้กำลังที่ช่วยให้สามารถยกวาล์วได้ที่ความดันต่ำกว่าความดันที่ตั้งไว้ แม้ในกรณีที่กลไกช่วยเหลือล้มเหลว ก็ยังคงเป็นไปตามข้อกำหนดทั้งหมดที่ระบุไว้สำหรับวาล์วนิรภัยในมาตรฐาน
จนกว่าความดันที่ทางเข้าของวาล์วนิรภัยจะถึงความดันที่ตั้งไว้ วาล์วนิรภัยนี้จะมีแรงเพิ่มเติมที่ช่วยเพิ่มแรงในการปิดผนึก
วาล์วนิรภัยที่ควบคุมโดยนักบินคือวาล์วนิรภัยชนิดหนึ่งที่ทำงานผ่านการทำงานและการควบคุมการปล่อยของไหลออกจากวาล์วนำร่อง ในทางกลับกัน วาล์วไพล็อตจะเป็นวาล์วนิรภัยแบบรับน้ำหนักโดยตรงซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ในมาตรฐาน
| วัสดุของตัวเครื่อง | เงื่อนไข |
| บรอนซ์ | ใช้บ่อยในการผลิตวาล์วเกลียวขนาดเล็กสำหรับงานทั่วไปในระบบไอน้ำ อากาศ และน้ำร้อนที่มีระดับแรงดันสูงสุด 15 บาร์ |
| เหล็กหล่อ | มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวาล์วประเภท ASME แม้ว่าโดยทั่วไปการใช้งานจะถูกจำกัดไว้ที่ขีดจำกัดแรงดันที่ 17 บาร์ |
| เหล็กหล่อ | มักเลือกใช้วาล์วแรงดันสูง เหมาะสำหรับระบบที่ทำงานที่แรงดันสูงถึง 40 บาร์ |
| เหล็กกล้าไร้สนิม | สแตนเลสใช้สำหรับงานไอน้ำที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือสะอาด |
| เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก | สเตนเลสออสเทนนิติกมีประโยชน์ในการใช้งานเฉพาะทาง เช่น ที่เกี่ยวข้องกับอาหาร ยา หรือไอน้ำสะอาด |
| วัสดุซีล | เงื่อนไข |
| EPDM | น้ำ |
| Viton | สภาวะก๊าซอุณหภูมิสูง |
| ไนไตร | สภาพอากาศและน้ำมัน |
| เหล็กกล้าไร้สนิม | วัสดุมาตรฐาน ดีที่สุดสำหรับไอน้ำ |
| ดาวเทียม | ทนต่อการสึกหรอสำหรับสภาพที่ยากลำบาก |
ASME VIII เป็นส่วนหนึ่งของ American Society of Mechanical Engineers (ASME) Boiler and Pressure Vessel Code และให้แนวทางโดยละเอียดสำหรับการออกแบบ การก่อสร้าง และการทำงานของวาล์วนิรภัยในภาชนะรับแรงดัน มาตรฐานเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการรับรองความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรม
ซีรีส์ 5210 มีวาล์วนิรภัยแบบสปริงทั่วไป ในขณะที่รุ่น 5210B เป็นวาล์วนิรภัยแบบสปริงที่มีแรงดันต้านกลับ ได้รับการออกแบบ ผลิต และตรวจสอบตามมาตรฐาน API526 และ API527 วาล์วเหล่านี้เหมาะสำหรับอากาศ แก๊ส ไอน้ำ ของเหลว และสื่ออื่น ๆ
วาล์วนิรภัยชนิดสปริงทั่วไปรุ่น 5211 ซีรีส์ 5211B เป็นวาล์วนิรภัยชนิดสปริงที่มีแรงดันต้านกลับ เป็นวาล์วนิรภัยเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ที่พัฒนาตามมาตรฐาน API526 ใช้ได้กับอากาศ แก๊ส ไอน้ำ ของเหลว และสื่ออื่น ๆ
วาล์วระบายความปลอดภัยที่ควบคุมโดยนักบินซีรีส์ 5212 ส่วนใหญ่จะใช้ในด้านน้ำมันและก๊าซ อุตสาหกรรมเคมี พลังงานไฟฟ้า โลหะวิทยา และก๊าซธรรมชาติ เป็นอุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกินที่ดีที่สุดสำหรับอุปกรณ์ที่มีแรงดัน ภาชนะบรรจุ หรือท่อส่งก๊าซ แรงดันใช้งานที่อนุญาตนั้นใกล้เคียงกับแรงดันที่ตั้งไว้ของวาล์วนิรภัย แรงดันเกินเล็กน้อยอาจทำให้วาล์วหลักเข้าสู่สถานะเปิดเต็มได้อย่างรวดเร็ว ประสิทธิภาพการทำงานของวาล์วนิรภัยและความสูงในการเปิดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากแรงดันต้าน
ซีรีส์ 5213 เป็นวาล์วระบายความดันแบบสปริงทั่วไป ซีรีส์ 5213B เป็นวาล์วระบายแรงดันลูกสูบแบบสมดุล มีจำหน่ายสำหรับการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนและปลายเกลียว
วาล์วนิรภัยไอน้ำประสิทธิภาพสูงซีรีส์ 5214 เหมาะสำหรับการป้องกันแรงดันไอน้ำเกินของหม้อไอน้ำไฟฟ้า หม้อไอน้ำแบบครั้งเดียว เครื่องทำความร้อนซ้ำ และอุปกรณ์และท่ออื่นๆ ออกแบบและผลิตตามมาตรฐาน ASME I
วาล์วนิรภัยซีรีส์ 5215 ใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกิน โดยที่ตัวกลางจำเป็นต้องหุ้มฉนวนในอุปกรณ์โพลีเอสเตอร์ เอทิลีน ยางมะตอย และปุ๋ยยูเรีย 5215B เป็นโครงสร้างเบลโลว์ที่ออกแบบมาสำหรับวาล์วนิรภัยแจ็คเก็ตฉนวนกันความร้อน
ซีรีส์ 5216 เป็นวาล์วนิรภัยแบบเบลโลว์แบบมีเส้น ชิ้นส่วนหลักในวาล์วที่สัมผัสกับตัวกลางจะบุด้วยวัสดุฟลูออรีน การออกแบบเครื่องสูบลมแบบพิเศษเหมาะสำหรับสภาพการทำงานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เช่น น้ำเกลือ คลอรีนเปียก กรดไฮโดรคลอริก กรดซัลฟูริก ฯลฯ ตามสภาพการทำงานปานกลาง วัสดุบุสามารถทำจาก F46, PTFE, PFA และวัสดุอื่นๆ
ซีรีส์ 5217 ประกอบด้วยวาล์วสวิตชิ่งและวาล์วนิรภัยสองตัว สามารถเปลี่ยนหรือซ่อมแซมวาล์วนิรภัยได้โดยไม่ต้องหยุดอุปกรณ์ สามารถใช้การควบคุมการเชื่อมโยงกลุ่มวาล์วสวิตชิ่งคู่ได้ตามต้องการ
วาล์วนิรภัยฟอร์จซีรีส์ 5218 ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับสภาพการทำงานพิเศษที่ไม่สามารถตอบสนองได้ด้วยการหล่อเหล็ก ตามสภาพการทำงานปานกลาง ซับในสามารถทำจาก A105, SS304, SS316, Monel, Hastelloy และวัสดุอื่น ๆ
การศึกษาโดยละเอียดนี้สำรวจกระบวนการกำหนดขนาดที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานต่างๆ ประกอบด้วยสมการสำหรับการกำหนดขนาดตาม AD Merkblatt, DIN, TRD, ASME, API, BS6759 และมาตรฐานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง การศึกษายังกล่าวถึงหัวข้อที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น การไหลแบบสองเฟสและความร้อนยวดยิ่ง
ขนาดของวาล์วนิรภัยมีความสำคัญสูงสุดเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถปล่อยไอน้ำจากแหล่งใดๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจะป้องกันแรงดันภายในอุปกรณ์ป้องกันไม่ให้เกินแรงดันสะสมสูงสุดที่อนุญาต (MAAP) เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ การวางตำแหน่งที่เหมาะสมและการตั้งค่าวาล์วที่ถูกต้องจึงเป็นสิ่งสำคัญ นอกจากนี้ วาล์วนิรภัยต้องมีขนาดเหมาะสมเพื่อให้ไอน้ำในปริมาณที่จำเป็นไหลผ่านที่ความดันที่ต้องการ แม้ในระหว่างสถานการณ์ข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นต่างๆ
เมื่อกำหนดประเภทวาล์วนิรภัย ความดันที่ตั้ง และตำแหน่งภายในระบบแล้ว จำเป็นต้องคำนวณความสามารถในการระบายที่ต้องการของวาล์ว การคำนวณนี้ช่วยให้เราสามารถตรวจสอบพื้นที่รูที่จำเป็นและขนาดที่กำหนดตามข้อกำหนดเฉพาะที่ผู้ผลิตกำหนด
ในการสร้างความจุสูงสุดที่จำเป็น จำเป็นต้องพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการไหลผ่านสาขาที่เกี่ยวข้องทั้งหมดที่อยู่ต้นน้ำของวาล์ว
ในกรณีที่มีเส้นทางการไหลหลายเส้นทาง การกำหนดขนาดวาล์วนิรภัยจะซับซ้อนมากขึ้น สามารถพิจารณาวิธีการอื่นได้หลายวิธีเพื่อกำหนดขนาดของมันในสถานการณ์ดังกล่าว ทางเลือกต่อไปนี้ควรได้รับการประเมินอย่างรอบคอบ:
1. การกำหนดขนาดวาล์วนิรภัยตามอัตราการไหลสูงสุดภายในเส้นทางการไหลที่มีปริมาณการไหลสูงสุด
2. กำหนดขนาดวาล์วนิรภัยเพื่อรองรับการไหลรวมจากทุกเส้นทางการไหล
การเลือกระหว่างสองวิธีนี้ขึ้นอยู่กับความเสี่ยงที่อุปกรณ์หลายเครื่องจะล้มเหลวพร้อมกัน หากมีความเป็นไปได้เพียงเล็กน้อยที่จะเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ วาล์วจะต้องมีขนาดเพื่อรองรับการไหลรวมจากอุปกรณ์ที่ล้มเหลว อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ความเสี่ยงไม่มีนัยสำคัญ การพิจารณาด้านต้นทุนอาจนำไปสู่การปรับขนาดวาล์วตามการไหลของข้อผิดพลาดสูงสุดเท่านั้น ท้ายที่สุดแล้ว โรงงานจะตกอยู่ภายใต้ความรับผิดชอบของบริษัทในการตรวจสอบโรงงานว่าจะเลือกใช้วิธีใด
เพื่อเป็นการอธิบาย ขอให้เราพิจารณาภาชนะรับความดันและระบบดักปั๊มอัตโนมัติ (APT) ดังแสดงในรูปต่อไปนี้ แม้ว่าจะไม่น่าเป็นไปได้ แต่ก็มีสถานการณ์ที่ทั้ง APT และวาล์วลดแรงดัน (PRV 'A') อาจทำงานล้มเหลวพร้อมกัน ในกรณีนี้ ความสามารถในการจ่ายกระแสไฟของวาล์วนิรภัย 'A' จะต้องรองรับโหลดฟอลต์จาก PRV ที่ใหญ่ที่สุด หรือโหลดฟอลต์รวมจากทั้ง APT และ PRV 'A'
ตามเอกสารนี้ ขอแนะนำว่าเมื่อใดก็ตามที่มีเส้นทางการไหลหลายเส้นทาง ขนาดของวาล์วนิรภัยที่เกี่ยวข้องทั้งหมดควรคำนึงถึงความเป็นไปได้ที่จะเกิดความล้มเหลวพร้อมกันในวาล์วควบคุมแรงดันต้นน้ำ
เพื่อยืนยันการไหลของข้อผิดพลาดผ่านวาล์วระบายแรงดัน (PRV) หรือวาล์วหรือรูอื่นๆ จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:
1. แรงดันความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้น: ค่านี้สอดคล้องกับแรงดันที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งตั้งวาล์วนิรภัยต้นทาง
2. ความดันระบายของวาล์วนิรภัยที่อยู่ระหว่างการพิจารณาซึ่งมีขนาดอยู่
3. ความจุสูงสุด (KVS) ของวาล์วควบคุมที่อยู่ต้นน้ำเมื่อเปิดเต็มที่
NWP = แรงดันใช้งานปกติ
MAAP= แรงดันสะสมสูงสุดที่อนุญาต
Ps = แรงดันตั้งวาล์วนิรภัย
PO= แรงดันเกินของวาล์วนิรภัย
PR = วาล์วนิรภัยระบายแรงดัน
ในระบบนี้ แรงดันจ่ายถูกจำกัดโดยวาล์วนิรภัยต้นน้ำที่ตั้งไว้ที่ 11.6 บาร์ g การไหลของความผิดปกติผ่าน PRV สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการการไหลของมวลไอน้ำ
ที่ไหน:
Ms = โหลดข้อผิดพลาด (กก./ชม.)
Kv = ดัชนีกำลังการผลิตเต็มเปิดของ PRV (Kvs = 6.3)
x = แรงดันตก = (P1 – P2)/P1
P1 = แรงดันผิดปกติ (ถือเป็นแรงดันที่ตั้งไว้ของวาล์วนิรภัยต้นน้ำ)(บาร์ a)
P2 = ระบายแรงดันของเซฟตี้วาล์วของอุปกรณ์ (บาร์ a)
P1 = 11.6 บาร์ g = 12.6 บาร์ a
P2= 4.2 บาร์ g = 5.2 บาร์ a
ดังนั้น: ความดัน dop = (12.6 – 5.2)/12.6 = 0.59
ดังนั้นเราจึงรู้ว่าอัตราส่วนความดัน 0.59 มากกว่า 0.42 แรงดันตกคร่อมวิกฤตเกิดขึ้นทั่วทั้งวาล์วควบคุม และการไหลของความผิดปกติจะถูกคำนวณดังต่อไปนี้โดยใช้สูตรในสมการ (e-2):
นางสาว = 12KvP1 = 12 x 6.3 x 12.6
ดังนั้น: Ms = 953 กก./ชม
ดังนั้นวาล์วนิรภัยควรมีความจุขั้นต่ำ 953 กก./ชม. ที่การตั้งค่า 4 บาร์ g
เมื่อระบุโหลดข้อบกพร่องแล้ว โดยทั่วไปก็เพียงพอแล้วที่จะกำหนดขนาดของวาล์วนิรภัยโดยอ้างอิงจากแผนภูมิความจุที่ผู้ผลิตให้มา สามารถดูแผนภูมิความจุที่เป็นภาพประกอบได้ในรูปที่ f (แผนภูมิความจุวาล์วนิรภัยทั่วไป) เมื่อทราบแรงดันที่ตั้งไว้และความสามารถในการคายประจุที่ต้องการแล้ว จึงสามารถเลือกขนาดที่ระบุที่เหมาะสมได้ ในกรณีนี้ ด้วยแรงดันที่ตั้งไว้ 4 บาร์ g และการไหลผิดปกติที่ 953 กก./ชม. ควรเลือกวาล์วนิรภัย DN32/50 ซึ่งมีความจุ 1,284 กก./ชม.
ความสามารถในการไหล SV615 สำหรับไอน้ำอิ่มตัว หน่วยเป็นกิโลกรัมต่อชั่วโมง (กก./ชม.)(คำนวณตามมาตรฐาน EN ISO 4126 ที่แรงดันเกิน 5%)ค่าสัมประสิทธิ์การปล่อยประจุลดลง (K)=0.71 | ||||||
| ขนาดวาล์ว DN | 15/20 | 20/32 | 25/40 | 32/50 | 40/65 | 50/80 |
| พื้นที่ (มม. ²) | 113 | 314 | 452 | 661 | 1.075 | 1662 |
| ตั้งค่าความดัน (บาร์ g) | ความสามารถในการไหลของไอน้ำอิ่มตัว กก./ชม | |||||
| 0.5 | 65 | 180 | 259 | 379 | 616 | 953 |
| 1.0 | 87 | 241 | 348 | 508 | 827 | 1278 |
| 1.5 | 109 | 303 | 436 | 638 | 1037 | 1603 |
| 2.0 | 131 | 364 | 524 | 767 | 1247 | 1929 |
| 2.5 | 153 | 426 | 613 | 896 | 1458 | 2254 |
| 3.0 | 175 | 487 | 701 | 1026 | 1668 | 2579 |
| 3.5 | 197 | 549 | 790 | 1155 | 1879 | 2904 |
| 4.0 | 220 | 610 | 878 | 1284 | 2089 | 3230 |
| 4.5 | 242 | 672 | 967 | 1.414 | 2299 | 3555 |
| 5.0 | 264 | 733 | 1055 | 1543 | 2510 | 3880 |
| 5.5 | 286 | 794 | 1144 | 1672 | 2720 | 4205 |
| 6.0 | 308 | 856 | 1232 | 1802 | 2930 | 4530 |
| 6.5 | 330 | 917 | 1321 | 1931 | 3141 | 4856 |
| 7.0 | 352 | 979 | 1409 | 2061 | 3351 | 5181 |
| 7.5 | 374 | 1.040 | 1497 | 2190 | 3561 | 5506 |
| 8.0 | 396 | 1102 | 1586 | 2319 | 3772 | 5831 |
ในกรณีที่ไม่มีแผนภูมิขนาดหรือไม่เพียงพอสำหรับของเหลวหรือสภาวะเฉพาะ เช่น แรงดันต้าน ความหนืดสูง หรือการไหลแบบสองเฟส จำเป็นต้องคำนวณพื้นที่ออริฟิซขั้นต่ำที่ต้องการ มาตรฐานการกำกับดูแลที่เหมาะสม เช่น ASME/API RP 520 และ EN ISO 4126 ให้คำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการบรรลุเป้าหมายนี้
วิธีการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์การไหล ซึ่งแสดงถึงความสามารถในการวัดเทียบกับความสามารถทางทฤษฎีของหัวฉีดที่มีพื้นที่การไหลเท่ากัน
ที่:
Kd = สัมประสิทธิ์การปล่อย
ค่าสัมประสิทธิ์การปล่อยจะจำเพาะกับช่วงวาล์วนิรภัย และกำหนดและรับรองโดยผู้ผลิต หากวาล์วได้รับการอนุมัติอย่างอิสระ วาล์วนั้นจะได้รับการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การปล่อยที่ได้รับการรับรอง
เพื่อให้ได้ค่าสัมประสิทธิ์การปล่อยประจุที่ลดลง ค่าสัมประสิทธิ์ที่ได้รับการรับรองมักจะคูณด้วยปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ 0.9 ค่าสัมประสิทธิ์การลดค่านี้แสดงเป็น Kdr = Kd x 0.9
เมื่อคำนวณพื้นที่ปากที่ต้องการโดยใช้วิธีมาตรฐาน ควรคำนึงถึงข้อควรพิจารณาต่อไปนี้:
การไหลของก๊าซหรือไอผ่านช่องเปิด เช่น พื้นที่การไหลของวาล์วนิรภัย จะเพิ่มขึ้นเมื่อความดันด้านล่างลดลง ความสัมพันธ์นี้ถือเป็นจริงจนกระทั่งถึงแรงกดดันวิกฤต ส่งผลให้เกิดกระแสวิกฤต หลังจากจุดนี้ ความดันดาวน์สตรีมที่ลดลงอีกจะไม่ทำให้การไหลเพิ่มขึ้น สมการ (g-1) แสดงถึงอัตราส่วนความดันวิกฤติที่มีอยู่ระหว่างความดันวิกฤตและความดันบรรเทาจริงสำหรับก๊าซที่ไหลผ่านวาล์วนิรภัย
ที่:
PB = แรงดันต้านวิกฤต (bar a)
P1 = แรงดันระบายจริง (bar a)
k = สัมประสิทธิ์ไอเซนโทรปิกของก๊าซหรือไอที่สภาวะบรรเทา
หากต้องการปรับขนาดวาล์วอย่างเหมาะสม การพิจารณาแรงดันเกินที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าเป็นสิ่งสำคัญ ไม่สามารถคำนวณความจุของวาล์วโดยใช้แรงดันเกินที่ต่ำกว่าค่าสัมประสิทธิ์การปล่อย อย่างไรก็ตาม อนุญาตให้ใช้ค่าแรงดันเกินที่สูงกว่าได้ ในกรณีของวาล์วลิฟต์แบบเต็มชนิด DIN ลิฟต์ออกแบบควรมีแรงดันเกิน 5% แต่เพื่อวัตถุประสงค์ในการกำหนดขนาด อาจใช้ค่าแรงดันเกิน 10%
พื้นที่ขั้นต่ำที่ต้องการสำหรับวาล์วนิรภัยสามารถกำหนดได้โดยใช้วิธีการที่ระบุไว้ในมาตรฐานแห่งชาติที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มาตรฐาน ASME และแนวทาง API RP 520 มอบสูตรที่ช่วยให้สามารถคำนวณพื้นที่นี้ได้ สำหรับการใช้งานไอน้ำ ควรใช้สมการ (h-1) เพื่อจุดประสงค์นี้
ที่ไหน:
Ao = พื้นที่ระบายที่มีประสิทธิภาพที่ต้องการ (in2)
M = มวลที่ต้องการไหลผ่านวาล์ว (Ib/h)
PR = แรงดันระบายต้นน้ำ (psi a)
Kd = สัมประสิทธิ์การปล่อยประจุที่มีประสิทธิผล (ระบุโดยผู้ผลิต)
KsH = ปัจจัยการแก้ไขความร้อนยวดยิ่ง
| ตั้งค่าความดัน (psi g) | อุณหภูมิ (° F) | |||||||||
| 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1 000 | 1 100 | 1 200 | |
| 15 | 1 | 0.98 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.8 | 0.77 | 0.74 | 0.72 | 0.7 |
| 20 | 1 | 0.98 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.8 | 0.77 | 0.74 | 0.72 | 0.7 |
| 40 | 1 | 0.99 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.81 | 0.77 | 0.74 | 0.72 | 0.7 |
| 60 | 1 | 0.99 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.81 | 0.77 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 80 | 1 | 0.99 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.81 | 0.77 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 100 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.84 | 0.81 | 0.77 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 120 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.84 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 140 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 160 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 180 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 200 | 1 | 0.99 | 0.95 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 220 | 1 | 0.99 | 0.95 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 240 | 1 | 0.95 | 0.9 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 260 | 1 | 0.95 | 0.9 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 280 | 1 | 0.96 | 0.9 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 300 | 1 | 0.96 | 0.9 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 350 | 1 | 0.96 | 0.9 | 0.86 | 0.82 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 400 | 1 | 0.96 | 0.91 | 0.86 | 0.82 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 500 | 1 | 0.96 | 0.92 | 0.86 | 0.82 | 0.78 | 0.75 | 0.73 | 0.7 | |
| 600 | 1 | 0.97 | 0.92 | 0.87 | 0.82 | 0.79 | 0.75 | 0.73 | 0.7 | |
| 800 | 1 | 0.95 | 0.88 | 0.83 | 0.79 | 0.76 | 0.73 | 0.7 | ||
| 1 000 | 1 | 0.96 | 0.89 | 0.84 | 0.78 | 0.76 | 0.73 | 0.71 | ||
| 1 250 | 1 | 0.97 | 0.91 | 0.85 | 0.8 | 0.77 | 0.74 | 0.71 | ||
| 1 500 | 1 | 1 | 0.93 | 0.86 | 0.81 | 0.77 | 0.74 | 0.71 | ||
เพื่อกำหนดพื้นที่ช่องเปิดขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับวาล์วนิรภัยที่ทำงานด้วยไอน้ำอิ่มตัวแห้ง (โดยมีเศษส่วนความแห้งมากกว่า 0.98) และไอน้ำร้อนยวดยิ่งภายใต้สภาวะการไหลวิกฤติ ควรใช้สมการ (h-2)
โปรดดูสมการ (h-3) สำหรับการคำนวณพื้นที่ช่องเปิดขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับวาล์วนิรภัยในการใช้งานไอน้ำเปียกที่เกิดการไหลวิกฤต สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าไอน้ำเปียกควรมีค่าความแห้งเกิน 0.9
ที่:
A = พื้นที่การไหล (ไม่ใช่บริเวณม่าน) mm2
M = อัตราการไหลของมวล (กก./ชม.)
C = ฟังก์ชันของเลขชี้กำลังไอเซนโทรปิก
Kdr = ค่าสัมประสิทธิ์การปล่อยประจุลดลงที่ได้รับการรับรอง (จากผู้ผลิต)
Po = บรรเทาความดัน (bar a)
Vg = ปริมาตรจำเพาะที่ระบายความดันและอุณหภูมิ(ลบ.ม./กก.) (จากโต๊ะไอน้ำ)
x = เศษส่วนความแห้งของไอน้ำเปียก
| k | Cg |
| 0.4 | 1.647 |
| 0.41 | 1.665 |
| 0.42 | 1.682 |
| 0.43 | 1.7 |
| 0.44 | 1.717 |
| 0.45 | 1.733 |
| 0.46 | 1.75 |
| 0.47 | 1.766 |
| 0.48 | 1.782 |
| 0.49 | 1.798 |
| 0.5 | 1.813 |
| 0.51 | 1.829 |
| 0.52 | 1.844 |
| 0.53 | 1.858 |
| 0.54 | 1.873 |
| 0.55 | 1.888 |
| 0.56 | 1.902 |
| 0.57 | 1.916 |
| 0.58 | 1.93 |
| 0.59 | 1.944 |
| 0.6 | 1.957 |
| 0.61 | 1.971 |
| 0.62 | 1.984 |
| 0.63 | 1.997 |
| 0.64 | 2.01 |
| 0.65 | 2.023 |
| 0.66 | 2.035 |
| 0.67 | 2.048 |
| 0.68 | 2.06 |
| 0.69 | 2.072 |
| 0.7 | 2.084 |
| 0.71 | 2.096 |
| 0.72 | 2.108 |
| 0.73 | 2.12 |
| 0.74 | 2.131 |
| 0.75 | 2.143 |
| 0.76 | 2.154 |
| 0.77 | 2.165 |
| 0.78 | 2.17 |
| 0.79 | 2.187 |
| 0.8 | 2.198 |
| 0.81 | 2.209 |
| 0.82 | 2.219 |
| 0.83 | 2.23 |
| 0.84 | 2.24 |
| 0.85 | 2.251 |
| 0.86 | 2.261 |
| 0.87 | 2.271 |
| 0.88 | 2.281 |
| 0.89 | 2.291 |
| 0.9 | 2.301 |
| 0.91 | 2.311 |
| 0.92 | 2.32 |
| 0.93 | 2.33 |
| 0.94 | 2.339 |
| 0.95 | 2.349 |
| 0.96 | 2.358 |
| 0.97 | 2.367 |
| 0.98 | 2.376 |
| 0.99 | 2.386 |
| 1 | 2.401 |
| 1.01 | 2.404 |
| 1.02 | 2.412 |
| 1.03 | 2.421 |
| 1.04 | 2.43 |
| 1.05 | 2.439 |
| 1.06 | 2.447 |
| 1.07 | 2.456 |
| 1.08 | 2.464 |
| 1.09 | 2.472 |
| 1.1 | 2.481 |
| 1.11 | 2.489 |
| 1.12 | 2.497 |
| 1.13 | 2.505 |
| 1.14 | 2.513 |
| 1.15 | 2.521 |
| 1.16 | 2.529 |
| 1.17 | 2.537 |
| 1.18 | 2.545 |
| 1.19 | 2.553 |
| 1.2 | 2.56 |
| 1.21 | 2.568 |
| 1.22 | 2.57 |
| 1.23 | 2.583 |
| 1.24 | 2.591 |
| 1.25 | 2.598 |
| 1.26 | 2.605 |
| 1.27 | 2.613 |
| 1.28 | 2.62 |
| 1.29 | 2.627 |
| 1.3 | 2.634 |
| 1.31 | 2.641 |
| 1.32 | 2.649 |
| 1.33 | 2.656 |
| 1.34 | 2.663 |
| 1.35 | 2.669 |
| 1.36 | 2.676 |
| 1.37 | 2.683 |
| 1.38 | 2.69 |
| 1.39 | 2.697 |
| 1.4 | 2.703 |
| 1.41 | 2.71 |
| 1.42 | 2.717 |
| 1.43 | 2.723 |
| 1.44 | 2.73 |
| 1.45 | 2.736 |
| 1.46 | 2.743 |
| 1.47 | 2.749 |
| 1.48 | 2.755 |
| 1.49 | 2.762 |
| 1.5 | 2.768 |
| 1.51 | 2.774 |
| 1.52 | 2.78 |
| 1.53 | 2.786 |
| 1.54 | 2.793 |
| 1.55 | 2.799 |
| 1.56 | 2.805 |
| 1.57 | 2.811 |
| 1.58 | 2.817 |
| 1.59 | 2.823 |
| 1.6 | 2.829 |
| 1.61 | 2.843 |
| 1.62 | 2.84 |
| 1.63 | 2.846 |
| 1.64 | 2.852 |
| 1.65 | 2.858 |
| 1.66 | 2.863 |
| 1.67 | 2.869 |
| 1.68 | 2.874 |
| 1.69 | 2.88 |
| 1.7 | 2.886 |
| 1.71 | 2.891 |
| 1.72 | 2.897 |
| 1.73 | 2.902 |
| 1.74 | 2.908 |
| 1.75 | 2.913 |
| 1.76 | 2.918 |
| 1.77 | 2.924 |
| 1.78 | 2.929 |
| 1.79 | 2.934 |
| 1.8 | 2.94 |
| 1.81 | 2.945 |
| 1.82 | 2.95 |
| 1.83 | 2.955 |
| 1.84 | 2.96 |
| 1.85 | 2.965 |
| 1.86 | 2.971 |
| 1.87 | 2.976 |
| 1.88 | 2.981 |
| 1.89 | 2.986 |
| 1.9 | 2.991 |
| 1.91 | 2.996 |
| 1.92 | 3.001 |
| 1.93 | 3.006 |
| 1.94 | 3.01 |
| 1.95 | 3.015 |
| 1.96 | 3.02 |
| 1.97 | 3.025 |
| 1.98 | 3.03 |
| 1.99 | 3.034 |
| 2 | 3.039 |
| 2.01 | 3.044 |
| 2.02 | 3.049 |
| 2.03 | 3.053 |
| 2.04 | 3.058 |
| 2.05 | 3.063 |
| 2.06 | 3.067 |
| 2.07 | 3.072 |
| 2.08 | 3.076 |
| 2.09 | 3.081 |
| 2.1 | 3.085 |
| 2.11 | 3.09 |
| 2.12 | 3.094 |
| 2.13 | 3.099 |
| 2.14 | 3.103 |
| 2.15 | 3.107 |
| 2.16 | 3.112 |
| 2.17 | 3.116 |
| 2.18 | 3.121 |
| 2.19 | 3.125 |
| 2.2 | 3.129 |
ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการติดตั้งวาล์วนิรภัย ได้แก่ การจัดการ สภาพโรงงาน โครงสร้างท่อ เครื่องหมาย และข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับเสียงรบกวน
ความหนาแน่นของบ่าของวาล์วนิรภัยมีความสำคัญในระหว่างกระบวนการเลือกและการติดตั้ง ความแน่นของเบาะนั่งที่ไม่เพียงพออาจส่งผลให้สูญเสียของเหลวในระบบอย่างต่อเนื่อง และยังทำให้หน้าซีลเสื่อมสภาพ ส่งผลให้วาล์วยกก่อนเวลาอันควร
ความหนาแน่นของเบาะนั่งได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลักสามประการ ได้แก่ คุณลักษณะของวาล์วนิรภัย วิธีการติดตั้งที่ใช้ และการทำงานของวาล์วนิรภัย
ในส่วนของคุณลักษณะของวาล์วนิรภัยนั้น เพื่อให้แน่ใจว่าการปิดระบบในวาล์วที่ยึดด้วยโลหะเป็นที่น่าพอใจ พื้นผิวการซีลจะต้องมีความเรียบในระดับสูงและมีพื้นผิวที่ดีเยี่ยม แผ่นดิสก์ควรประกบกันบนก้านโดยไม่เผชิญกับผลกระทบจากการเสียดสีมากเกินไปจากตัวกั้นก้าน สำหรับวาล์วที่ยึดด้วยโลหะ โดยทั่วไปการปิดที่ยอมรับได้จะต้องมีผิวสำเร็จที่ 0.5 μm และระดับความเรียบของแถบแสงแสงสองแถบ นอกจากนี้ พื้นผิวการผสมพันธุ์และการปิดผนึกจะต้องมีความต้านทานการสึกหรอสูงเพื่อยืดอายุการใช้งานของวาล์ว
ต่างจากวาล์วแยกทั่วไป แรงปิดที่กระทำต่อแผ่นดิสก์ในวาล์วนิรภัยนั้นค่อนข้างน้อย เนื่องจากความแตกต่างน้อยที่สุดระหว่างแรงดันของระบบบนแผ่นดิสก์และแรงสปริงที่ตรงข้ามกัน
ในบางกรณี ซีลแบบยืดหยุ่นหรืออีลาสโตเมอร์จะถูกรวมเข้ากับจานวาล์วเพื่อเพิ่มการปิดระบบ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าซีลแบบอ่อนมักจะเสี่ยงต่อความเสียหายมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับที่นั่งที่เป็นโลหะ
ในระหว่างการติดตั้งวาล์วนิรภัย ความเสียหายของเบาะนั่งอาจเกิดขึ้นเมื่อวาล์วถูกยกขึ้นในตอนแรกซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนการทดสอบการใช้งานทั่วไปของโรงงาน สาเหตุหลักมาจากสิ่งสกปรกและเศษเล็กเศษน้อยมักปรากฏอยู่ในระบบ การล้างระบบก่อนการติดตั้งวาล์ว และตรวจสอบให้แน่ใจว่าวาล์วติดตั้งอยู่ในตำแหน่งที่ไม่สามารถสะสมสิ่งสกปรก ตะกรัน และเศษต่างๆ ได้ ช่วยป้องกันไม่ให้มีสิ่งแปลกปลอมผ่านวาล์วได้
สำหรับการใช้งานไอน้ำ สิ่งสำคัญคือต้องลดโอกาสการรั่วไหลให้เหลือน้อยที่สุดโดยการวางตำแหน่งวาล์วในลักษณะที่ป้องกันไม่ให้คอนเดนเสทสะสมที่ด้านต้นน้ำของแผ่นดิสก์ ซึ่งสามารถทำได้โดยการติดตั้งวาล์วนิรภัยเหนือท่อไอน้ำ ดังแสดงในรูปที่ (h-4)
การรั่วไหลอาจเกิดขึ้นเนื่องจากมีสิ่งสกปรกหรือตะกรันบนใบหน้าที่นั่ง สิ่งนี้มักเกิดขึ้นระหว่างการยกเป็นระยะตามที่กำหนดโดยบริษัทประกันภัยและโปรแกรมการบำรุงรักษาตามปกติ เมื่อยกคันโยกขึ้นอีก สิ่งสกปรกบนใบหน้าเบาะก็จะถูกกำจัดออกไป
ปัญหาการรั่วไหลของบ่าวาล์วนิรภัยส่วนใหญ่เกิดขึ้นหลังจากขั้นตอนการผลิตและการทดสอบเริ่มแรก ปัญหาเหล่านี้มักเกิดจากความเสียหายระหว่างการขนส่ง บางครั้งเกิดจากการใช้งานในทางที่ผิดและการปนเปื้อน หรือเป็นผลมาจากการติดตั้งที่ไม่ดี
มาตรฐานวาล์วนิรภัยส่วนใหญ่ไม่มีพารามิเตอร์การปิดเครื่องโดยละเอียด อย่างไรก็ตาม สำหรับผู้ที่ทำเช่นนั้น ข้อกำหนดและขั้นตอนการทดสอบที่แนะนำโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับมาตรฐาน API 527 ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมวาล์วนิรภัย
ในการทดสอบวาล์วที่ตั้งบนอากาศ จำเป็นต้องปิดกั้นเส้นทางการรั่วไหลทุติยภูมิทั้งหมดโดยรักษาวาล์วไว้ที่ 90% ของแรงดันอากาศที่ตั้งไว้ (ดูรูป h-6) ช่องทางออกของวาล์วนิรภัยเชื่อมต่อกับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 6 มม. โดยปลายท่ออยู่ในตำแหน่งต่ำกว่าผิวน้ำ 12.7 มม. ซึ่งบรรจุอยู่ในภาชนะโปร่งใสที่เหมาะสม วัดจำนวนฟองที่ปล่อยออกมาต่อนาทีจากหลอดนี้ สำหรับวาล์วที่ตั้งไว้ต่ำกว่า 70 bar g เกณฑ์การยอมรับคือ 20 ฟองต่อนาทีในกรณีส่วนใหญ่
เมื่อต้องจัดการกับวาล์วที่ใช้กับไอน้ำหรือน้ำ สิ่งสำคัญคือต้องประเมินอัตราการรั่วไหลโดยใช้ตัวกลางที่เกี่ยวข้อง ในกรณีของไอน้ำ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องแน่ใจว่าไม่มีการรั่วไหลที่มองเห็นได้บนพื้นหลังสีดำเป็นเวลาหนึ่งนาทีหลังจากช่วงการรักษาเสถียรภาพสามนาที อย่างไรก็ตาม สำหรับน้ำ มีค่าเผื่อการรั่วไหลเล็กน้อย ซึ่งขึ้นอยู่กับพื้นที่ปากน้ำ ค่าเผื่อนี้มีค่าเท่ากับ 10 มิลลิลิตรต่อชั่วโมงต่อนิ้วของเส้นผ่านศูนย์กลางทางเข้าที่ระบุ
เนื่องจากขั้นตอนข้างต้นอาจใช้เวลานาน จึงเป็นเรื่องปกติสำหรับผู้ผลิตที่จะใช้วิธีการทดสอบแบบอื่น วิธีการหนึ่งดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการใช้อุปกรณ์วัดการไหลที่แม่นยำ ซึ่งได้รับการสอบเทียบตามพารามิเตอร์ที่ระบุไว้ใน API 527
ASME (American Society of Mechanical Engineers) Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC) Section VIII เกี่ยวข้องกับการออกแบบ การก่อสร้าง และการบำรุงรักษาภาชนะรับแรงดันและหม้อไอน้ำ ประกอบด้วยข้อกำหนดและแนวทางเฉพาะสำหรับวาล์วนิรภัย ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยของภาชนะรับแรงดัน ต่อไปนี้เป็นประเด็นสำคัญของ ASME VIII ที่เกี่ยวข้องกับวาล์วนิรภัย:
แรงดันที่ตั้งไว้คือแรงดันที่วาล์วนิรภัยเริ่มเปิด ASME VIII กำหนดให้วาล์วนิรภัยควรเปิดที่ความดันไม่สูงกว่าแรงดันใช้งานสูงสุด (MAWP) ของถัง แรงดันเกินคือแรงดันที่เพิ่มขึ้นเหนือแรงดันที่ตั้งไว้ ซึ่งโดยปกติจะมีเปอร์เซ็นต์เพียงเล็กน้อย ซึ่งทำให้วาล์วเปิดได้เต็มที่
วาล์วนิรภัยต้องมีความจุเพียงพอที่จะปล่อยไอน้ำหรือของเหลวทั้งหมดที่ถังสร้างขึ้นได้ เพื่อรักษาแรงดันไว้ที่หรือต่ำกว่า MAWP ขนาดของวาล์วนิรภัยมีความสำคัญและต้องคำนวณตามสูตรและเงื่อนไขเฉพาะ
นี่หมายถึงแรงดันที่เพิ่มขึ้นเหนือ MAWP ของถังเมื่อวาล์วนิรภัยถูกปล่อยออกมา การสะสมจะถูกจำกัดโดย ASME VIII เพื่อให้แน่ใจว่าภาชนะสามารถทนต่อแรงดันได้จนกว่าวาล์วจะกลับสู่ตำแหน่งปิด
ความแตกต่างระหว่างความดันที่ตั้งไว้ซึ่งวาล์วจะเปิดและความดันที่วาล์วปิดอีกครั้ง การระบายอากาศจะป้องกันไม่ให้วาล์วนิรภัยเปิดและปิดอย่างรวดเร็ว
ASME VIII ระบุข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการติดตั้งวาล์วนิรภัย รวมถึงการวางแนว (ควรติดตั้งในแนวตั้ง) และไม่มีวาล์วปิดขวางระหว่างวาล์วนิรภัยและถัง
วาล์วนิรภัยต้องได้รับการตรวจสอบและทดสอบอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าวาล์วทำงานได้อย่างถูกต้องที่แรงดันที่ตั้งไว้และอยู่ในสภาพดี ซึ่งรวมถึงการทดสอบทั้งแบบตั้งโต๊ะ (นอกเรือ) และการทดสอบในแหล่งกำเนิด (บนเรือ)
วัสดุที่ใช้สำหรับวาล์วนิรภัยต้องเหมาะสมกับของเหลวในกระบวนการและสภาพการทำงาน การก่อสร้างควรมั่นใจในความน่าเชื่อถือและความทนทานภายใต้สภาพการใช้งาน
วาล์วนิรภัยควรมีการทำเครื่องหมายอย่างชัดเจนด้วยแรงดันที่ตั้งไว้, MAWP, ความจุ, ชื่อผู้ผลิต และข้อมูลสำคัญอื่น ๆ พวกเขายังต้องเป็นไปตามมาตรฐานการรับรองและคุณภาพที่ระบุไว้ใน ASME VIII
การบำรุงรักษาเป็นประจำเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพของวาล์วนิรภัย ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบ ทำความสะอาด และการเปลี่ยนชิ้นส่วนเป็นระยะตามความจำเป็น การบำรุงรักษาที่เหมาะสมช่วยให้แน่ใจว่าวาล์วจะทำงานตามที่ตั้งใจไว้ในระหว่างสภาวะแรงดันเกิน
ในอุตสาหกรรมที่มีการประมวลผลสารเคมีภายใต้แรงดันสูง การยึดมั่นใน ASME VIII เป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันเหตุการณ์แรงดันเกิน
วาล์วนิรภัยที่ออกแบบตามมาตรฐาน ASME VIII มีความสำคัญในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแท่นขุดเจาะและโรงกลั่นนอกชายฝั่ง
ในโรงไฟฟ้า โดยเฉพาะที่ใช้กังหันไอน้ำ วาล์วนิรภัยจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานเหล่านี้เพื่อจัดการกับไอน้ำแรงดันสูงได้อย่างปลอดภัย
วาล์วนิรภัยต้องทำจากวัสดุที่ไม่เกิดปฏิกิริยาและทำความสะอาดง่าย และการออกแบบควรป้องกันการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์ยา
วาล์วนิรภัยในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มต้องเป็นไปตามมาตรฐานสุขอนามัยระดับสูง ทำจากวัสดุที่เหมาะสม และสามารถทนต่อแรงกดดันและอุณหภูมิเฉพาะที่พบในการแปรรูปและการเก็บรักษาอาหาร
วาล์วนิรภัยสำหรับอุตสาหกรรมทางทะเลได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อรับมือกับสภาพแวดล้อมทางทะเลที่รุนแรง พื้นที่จำกัด การปฏิบัติตามกฎระเบียบ และความต้องการความน่าเชื่อถือสูงและการบำรุงรักษาต่ำ
ในอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ วาล์วนิรภัยต้องมีความทนทานสูงต่อการกัดกร่อนและการเสียดสีเนื่องจากการสัมผัสกับสารเคมีและอนุภาค สามารถจัดการกับแรงดันและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่สูงได้ และสอดคล้องกับกฎระเบียบด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมเฉพาะอุตสาหกรรม
วาล์วนิรภัยในอุตสาหกรรมเหมืองแร่จะต้องมีความทนทานสูง สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและอาจเกิดการเสียดสี และเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยที่เข้มงวดเพื่อให้มั่นใจถึงการป้องกันแรงดันเกินที่เชื่อถือได้ในอุปกรณ์ เช่น ระบบอัดอากาศ หน่วยประมวลผลทางเคมี และระบบไฮดรอลิก
ในการบำบัดน้ำและน้ำเสีย วาล์วนิรภัยจะต้องมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง สามารถจัดการกับของเหลวประเภทต่างๆ ได้ และปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมและสาธารณสุข เพื่อให้มั่นใจในการควบคุมแรงดันที่เชื่อถือได้ในกระบวนการบำบัดที่หลากหลาย
ในระบบ HVAC วาล์วนิรภัยต้องได้รับการออกแบบให้ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในสภาวะอุณหภูมิและความดันที่แตกต่างกัน เพื่อให้มั่นใจถึงการป้องกันแรงดันเกินในขณะที่เข้ากันได้กับสารทำความเย็นที่ใช้ในระบบ
ในไครโอเจนิกส์ วาล์วนิรภัยต้องได้รับการออกแบบให้ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือที่อุณหภูมิต่ำมาก โดยใช้วัสดุและซีลที่สามารถทนต่อสภาวะดังกล่าวได้โดยไม่สูญเสียความสมบูรณ์หรือฟังก์ชันการทำงาน
วาล์วนิรภัยในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศจะต้องมีความน่าเชื่อถือเป็นพิเศษ มีการสอบเทียบอย่างแม่นยำสำหรับช่วงความดันเฉพาะ และสร้างขึ้นจากวัสดุที่สามารถทนต่ออุณหภูมิ ความดัน และสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในระดับสูงสุด ขณะเดียวกันก็ปฏิบัติตามมาตรฐานการบินและอวกาศที่เข้มงวดเพื่อความปลอดภัยและประสิทธิภาพ
วาล์วนิรภัยเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในระบบอุตสาหกรรมต่างๆ ซึ่งรับประกันความปลอดภัยและประสิทธิภาพในการปฏิบัติงาน ต่อไปนี้เป็นคำถามที่พบบ่อย (FAQ) เกี่ยวกับวาล์วนิรภัย:
วาล์วนิรภัยเป็นอุปกรณ์ลดแรงดันอัตโนมัติ ซึ่งทำงานโดยแรงดันสถิตที่อยู่ต้นน้ำของวาล์ว ได้รับการออกแบบมาให้เปิดอย่างรวดเร็ว (ป๊อปแอคชั่น) เพื่อป้องกันแรงดันที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่ปลอดภัยภายในระบบ ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้สำหรับบริการก๊าซหรือไอ
วาล์วนิรภัยทำงานโดยการปล่อยแรงดันส่วนเกินออกจากระบบเมื่อถึงขีดจำกัดที่กำหนดไว้ล่วงหน้า วาล์วจะเปิดเมื่อแรงที่เกิดจากความดันของของไหล (แก๊ส ไอ หรือของเหลว) เกินแรงตรงข้ามที่กระทำโดยสปริงหรือน้ำหนัก เมื่อความดันลดลงถึงระดับที่ปลอดภัย วาล์วจะปิดโดยอัตโนมัติ
ควรทดสอบวาล์วนิรภัยเป็นระยะเพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างถูกต้อง ความถี่ในการทดสอบขึ้นอยู่กับการใช้งานของวาล์ว สภาวะการทำงาน และข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ โดยทั่วไปแนะนำให้ทำการทดสอบเป็นประจำทุกปี
แรงดันที่ตั้งหรือที่เรียกว่าแรงดันเปิดคือแรงดันที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งวาล์วนิรภัยจะเริ่มเปิดภายใต้สภาวะการทำงาน
ไม่ วาล์วนิรภัยได้รับการออกแบบสำหรับสื่อเฉพาะ (ก๊าซ ไอ หรือของเหลว) และสภาพการทำงาน การใช้วาล์วนิรภัยกับตัวกลางที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดการทำงานผิดปกติหรือล้มเหลวได้
ความจุของวาล์วนิรภัยถูกกำหนดโดยแรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาตของระบบ (MAWP) ประเภทของของไหล ลักษณะการไหล และค่าสัมประสิทธิ์การปล่อยของวาล์ว
การเป่าลมออกคือความแตกต่างระหว่างแรงดันที่ตั้งไว้ซึ่งวาล์วเปิดและแรงดันกลับเข้าในตำแหน่งที่วาล์วปิด โดยปกติจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของแรงดันที่ตั้งไว้
ปัญหาทั่วไป ได้แก่ เบาะนั่งรั่ว ขนาดไม่เหมาะสม วาล์วสั่น และความผิดปกติของเครื่องเป่าลม การบำรุงรักษาและการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอถือเป็นสิ่งสำคัญในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้
การเลือกเกี่ยวข้องกับการพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ประเภทของของไหล แรงดันและอุณหภูมิในการทำงาน ความสามารถในการจ่ายออก และข้อกำหนดการออกแบบของระบบ การปฏิบัติตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง (เช่น API, ISO) ก็มีความสำคัญเช่นกัน
ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับระบบแรงดัน เช่น หม้อไอน้ำและโรงงานเคมี วาล์วนิรภัยเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้สอดคล้องกับกฎระเบียบด้านความปลอดภัย
นี่คือคู่มือการแก้ไขปัญหาอย่างง่ายสำหรับวาล์วความปลอดภัยจาก THINKTANKมันจะช่วยคุณในการวินิจฉัยและแก้ไขปัญหาทั่วไปได้อย่างรวดเร็ว
»ÑËÒ | เป็นไปได้เกี่ยวข้องทั่วโลก | การดำเนินการที่แนะนำ |
|---|---|---|
| วาล์วไม่สามารถเปิดที่ความดันที่ตั้งไว้ | – แรงดันที่ตั้งไม่ถูกต้อง – การอุดตันในทางเข้าหรือทางออก – การเกาะติดเนื่องจากการกัดกร่อนหรือเศษซาก | – ปรับเทียบแรงดันที่ตั้งไว้ใหม่ – ตรวจสอบและเคลียร์สิ่งกีดขวาง – ทำความสะอาดและหล่อลื่นชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว |
| วาล์วรั่วหรือปิดไม่สนิท | – ความเสียหายของที่นั่ง – มีสิ่งแปลกปลอมบนเบาะนั่ง – ความเมื่อยล้าหรือความเสียหายของสปริง | – ตรวจสอบและซ่อมแซมเบาะนั่ง – ทำความสะอาดเบาะและแผ่นดิสก์ – เปลี่ยนหรือปรับสปริง |
| ระเบิดมากเกินไป | – การตั้งค่าการเป่าลมไม่ถูกต้อง – เบาะนั่งหรือแผ่นดิสก์ชำรุด – ตั้งวาล์วไม่ถูกต้อง | – ปรับการตั้งค่าการเป่าลม – ตรวจสอบและเปลี่ยนชิ้นส่วนที่สึกหรอ – ติดตั้งใหม่หรือติดตั้งวาล์วใหม่อย่างถูกต้อง |
| การเปิดก่อนกำหนด | – ตั้งแรงดันต่ำเกินไป – ความผันผวนของแรงดันของระบบ – การสั่นสะเทือนทางกล | – ปรับแรงดันที่ตั้งไว้ – ปรับแรงดันของระบบให้คงที่ – แยกวาล์วออกจากการสั่นสะเทือน |
| พูดพล่อย | – วาล์วมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับการใช้งาน – แรงดันย้อนกลับสูง – ความตึงสปริงไม่เพียงพอ | – ปรับขนาดหรือเปลี่ยนวาล์วให้ถูกต้อง – ลดแรงดันย้อนกลับ – ปรับความตึงสปริง |
| ขี่จักรยานอย่างรวดเร็ว | – แรงกดดันของระบบผันผวน – ขนาดวาล์วไม่เหมาะสม – เครื่องเป่าลมล้มเหลว (ถ้ามี) | – ปรับแรงดันของระบบให้คงที่ – ปรับขนาดวาล์ว – ตรวจสอบและเปลี่ยนลูกรอก |
| เสียงผิดปกติ Un | - ความปั่นป่วนในการจำหน่าย – เสียงสะท้อนทางกล – ส่วนประกอบวาล์วเสียหาย | – ตรวจสอบเส้นทางระบาย – ปรับตั้งวาล์ว – เปลี่ยนชิ้นส่วนที่เสียหาย |
| การรั่วไหลภายนอก | – ปะเก็นชำรุด – หน้าแปลนหรือข้อต่อหลวม – การกัดกร่อนหรือการกัดเซาะ | – เปลี่ยนปะเก็น – ขันหน้าแปลนและข้อต่อให้แน่น – ตรวจสอบและแก้ไขการกัดกร่อน |
| ตรวจสอบรายการ | เกรดคุณภาพวาล์วนิรภัย | |||||||
| ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการรับรอง | ผลิตภัณฑ์ชั้นหนึ่ง | ผลิตภัณฑ์ที่เหนือกว่า | ||||||
| การทดสอบไฮดรอลิกของเชลล์ | ทดสอบปานกลาง | น้ำ | ||||||
| ทดสอบความดัน (MPa) | ออกแบบและผลิตตามมาตรฐาน GB/T 12241 | ค่าแรงดันทดสอบที่ทางเข้าคือ 1.5 เท่าของแรงดันการออกแบบที่ทางเข้า และค่าแรงดันทดสอบที่ทางออกคือ 1.5 เท่าของแรงดันต้านสูงสุดที่ทางออก | ||||||
| ออกแบบและผลิตตามมาตรฐาน NB/T 47063 | ค่าแรงดันทดสอบที่ทางเข้าคือ 1.5 เท่าของแรงดันการออกแบบที่ทางเข้า และค่าแรงดันทดสอบที่ทางออกคือ 1.5 เท่าของแรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาตที่อุณหภูมิ 38°C สำหรับพิกัดแรงดันของหน้าแปลนทางออก | |||||||
| ระยะเวลา (โดยที่ 't' คือเวลาที่ระบุสำหรับการทดสอบระยะเวลาใน GB/T 12241 หรือ NB/T 47063) | ≥ เสื้อ | ≥ 2 ตัน | ≥ 3 ตัน | |||||
| เกณฑ์การยอมรับ | ไม่มีรอยรั่วและความเสียหายของโครงสร้างที่มองเห็นได้ | |||||||
| การทดสอบสมรรถนะ | สื่อทดสอบประสิทธิภาพ | วาล์วไอน้ำ | ไอน้ำอิ่มตัว | |||||
| วาล์วแก๊ส | อากาศหรือไนโตรเจน | |||||||
| วาล์วของเหลว | น้ำ | |||||||
| ตั้งค่าความดันและการเบี่ยงเบน | คลองเลื่อย ความดัน Ps (MPa) | กำหนดแรงกดดันตามที่ระบุไว้ในสัญญา | ||||||
| ตั้งค่าส่วนเบี่ยงเบนความดัน | วาล์วนิรภัยสำหรับภาชนะรับแรงดันและท่อส่งก๊าซ | PS≤0.5 | ± 0.015 | |||||
| PS>0.5 | ±3%ปล | ±2.7%ปล | ±2.4%ปล | |||||
| วาล์วนิรภัยสำหรับหม้อไอน้ำ | PS≤0.5 | ± 0.015 | ||||||
| 0.5 | ±3%ปล | ±2.7%ปล | ±2.4%ปล | |||||
| 2.3 | ± 0.07 | ± 0.063 | ± 0.056 | |||||
| PS>7.0 | ±1%ปล | ±0.9%ปล | ±0.8%ปล | |||||
| แรงกดดันส่วนเกิน | วาล์วนิรภัยสำหรับไอน้ำ | วาล์วนิรภัยสำหรับหม้อไอน้ำ | 3% | 2% | 1% | |||
| วาล์วนิรภัยสำหรับอุปกรณ์ไอน้ำอื่น ๆ | 3% | |||||||
| วาล์วนิรภัยสำหรับแก๊ส | 10% | |||||||
| วาล์วนิรภัยสำหรับของเหลว | 20% | 12% | 10% | |||||
| การเปิดและปิดความดันส่วนต่าง (MPa) | วาล์วนิรภัยสำหรับหม้อต้มไอน้ำ | ≤7%ปล | ≤6%ปล | ≤4%ปล | ||||
| วาล์วนิรภัยสำหรับหม้อไอน้ำ เครื่องทำความร้อนซ้ำ และอุปกรณ์ไอน้ำอื่นๆ แบบครั้งเดียว | PS≤0.4 | ≤ 0.04 | ||||||
| PS>0.4 | ≤10%ปล | ≤8%ปล | ≤6%ปล | |||||
| วาล์วนิรภัยสำหรับแก๊ส | PS≤0.2 | ≤ 0.03 | ||||||
| PS>0.2 | ≤15%ปล | ≤10%ปล | ≤7%ปล | |||||
| วาล์วนิรภัยสำหรับของเหลว | PS≤0.3 | ≤ 0.06 | ||||||
| PS>0.3 | ≤20%ปล | ≤17%ปล | ≤15%ปล | |||||
| ยกสูง | ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของ GB/T 12243 และข้อกำหนดของผู้ผลิต | |||||||
| ลักษณะทางเครื่องกล | การทำงานของวาล์วนิรภัยต้องมีเสถียรภาพ ไม่มีการกระพือ การสั่น การติด หรือการสั่นสะเทือนที่เป็นอันตราย | |||||||
| จำนวนการทำซ้ำอย่างต่อเนื่อง | 3 | |||||||
| ตรวจสอบรายการ | เกรดคุณภาพวาล์วนิรภัย | |||||||
| ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการรับรอง | ผลิตภัณฑ์ชั้นหนึ่ง | ผลิตภัณฑ์ที่เหนือกว่า | ||||||
| การทดสอบสมรรถนะ | การทดสอบการปิดผนึก | วาล์วนิรภัยสำหรับไอน้ำ | ทดสอบแรงดัน (MPa) | PS≤0.3 | PS-0.03 | |||
| PS>0.3 | วาล์วนิรภัยสำหรับหม้อไอน้ำ | 90%ปล | 93%ปล | 96%ปล | ||||
| วาล์วนิรภัยสำหรับอุปกรณ์ไอน้ำอื่น ๆ | 90%ปล | |||||||
| เกณฑ์การยอมรับ | ตรวจสอบปลายทางออกของวาล์วด้วยสายตาหรือโดยการฟัง หากตรวจไม่พบการรั่วก็ถือว่าซีลอยู่ในเกณฑ์ดี | |||||||
| วาล์วนิรภัยสำหรับแก๊ส | ทดสอบแรงดัน (MPa) | PS≤0.3 | PS-0.03 | |||||
| PS>0.3 | 90%ปล | |||||||
| อัตราการรั่วไหลสูงสุดที่อนุญาต*: จำนวนฟองต่อนาที (เส้นผ่านศูนย์กลางเส้นทางการไหล ≤16มม.) | PS≤6.9 | 40 | 20 | 10 | ||||
| 6.9 | 60 | 30 | 10 | |||||
| 10.3 | 80 | 40 | 15 | |||||
| 13.8 | 100 | 50 | 20 | |||||
| 17.2 | 100 | 50 | 20 | |||||
| 20.7 | 100 | 50 | 25 | |||||
| อัตราการรั่วไหลสูงสุดที่อนุญาต*: จำนวนฟองต่อนาที (เส้นผ่านศูนย์กลางเส้นทางการไหล >16 มม.) | PS≤6.9 | 20 | 12 | 10 | ||||
| 6.9 | 30 | 15 | 10 | |||||
| 10.3 | 40 | 20 | 10 | |||||
| 13.8 | 50 | 25 | 10 | |||||
| 17.2 | 60 | 30 | 15 | |||||
| 20.7 | 80 | 40 | 20 | |||||
| 27.6 | 100 | 50 | 20 | |||||
| วาล์วนิรภัยสำหรับของเหลว | ทดสอบแรงดัน (MPa) | PS≤0.3 | PS-0.03 | |||||
| PS>0.3 | 90%ปล | |||||||
| ทดสอบปานกลาง | น้ำ | |||||||
| อัตราการรั่วไหลสูงสุดที่อนุญาต*: cm3/ชม | DN<25มม | 10 | 9 | 8 | ||||
| DN≥25มม | 10x(DN/25) | 9x(DN/25) | 8x(DN/25) | |||||
| หมายเหตุ*: สำหรับวาล์วนิรภัยที่มีซีลอโลหะที่ใช้กับก๊าซและของเหลว อัตราการรั่วไหลไม่ควรรั่วไหลภายใน 1 นาที | ||||||||
| เกณฑ์การยอมรับการทดสอบประสิทธิภาพ | ภายในจำนวนการทำซ้ำอย่างต่อเนื่องที่ต้องการ ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพการทำงานทั้งหมดและการปิดผนึกหลังจากการทดสอบอย่างต่อเนื่องจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเกรดที่สอดคล้องกัน | |||||||
หลีกเลี่ยงการสอบถามของคุณคือการตอบกลับล่าช้า กรุณากรอกของคุณ WhatsApp/วีแชท/Skype พร้อมด้วยข้อความเพื่อให้เราสามารถติดต่อคุณได้ในครั้งแรก
เราจะตอบกลับคุณภายใน 24 ชั่วโมง หากเป็นกรณีเร่งด่วน โปรดเพิ่ม WhatsApp: +86 185 1656 9221 หรือ WeChat: +86 199 2125 0077 หรือโทรโดยตรงที่ +86 189 5813 8289
เราจะตอบกลับคุณภายใน 24 ชั่วโมง หากเป็นกรณีเร่งด่วน โปรดเพิ่ม WhatsApp: +86 199 2125 0077 หรือ WeChat: +86 199 2125 0077 หรือโทร +86 189 5813 8289 โดยตรง
