Devido à diversidade das válvulas de segurança e à diversidade e complexidade dos sistemas de pressão, ao selecionar uma válvula de segurança, deve-se considerar o impacto de fatores como temperatura, pressão e estado da fase média dentro do sistema. Determine gradualmente a pressão nominal da válvula de segurança, a classificação de pressão-temperatura, o grau de pressão de trabalho da mola, o diâmetro nominal e a forma básica. Por fim, determine o modelo da válvula de segurança a ser selecionada.
I. Seleção da Pressão Nominal
A pressão nominal e a pressão de ajuste são conceitos diferentes, aos quais deve-se prestar atenção ao determinar e selecionar válvulas de segurança. A pressão nominal PN é um número arredondado utilizado como código de referência relacionado à pressão, expresso em dígitos.
Nas válvulas de segurança, a pressão nominal refere-se à pressão mais alta que pode ser suportada na entrada da válvula de segurança. Está relacionado aos materiais e à temperatura. A pressão nominal do flange na saída da válvula de segurança é geralmente um a três níveis inferior à da entrada, o que deve ser observado na seleção.
Ao determinar a pressão nominal de uma válvula de segurança, a pressão nominal deve ser maior que a pressão definida. Idealmente, a pressão quando a válvula de segurança está totalmente aberta não deve exceder a pressão nominal da válvula de segurança. As séries de pressão nominal das válvulas de segurança na China são 0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10, 16, 32, 40MPa (Nota: Válvulas de segurança com PN menor que 1,0 geralmente usam corpos de válvula de ferro fundido e não são recomendado para uso em vasos de pressão).
II. Classificação de pressão-temperatura
Ao selecionar uma válvula de segurança, o impacto da temperatura deve ser considerado. À medida que a temperatura aumenta, a pressão de trabalho máxima permitida na mesma pressão nominal diminui correspondentemente. A pressão nominal da válvula deve ser determinada com base no meio a ser protegido, no material da válvula, na temperatura de trabalho e na pressão máxima de trabalho.
A pressão máxima de trabalho permitida da válvula em várias temperaturas pode ser calculada usando a fórmula abaixo ou selecionada em GB/T 9124-2000, “Condições Técnicas para Flanges de Tubo de Aço”.
Pontomáx.=PN(σ)t /(σ)200
onde
- (σ)t – O valor de tensão admissível do material na temperatura de projeto t ℃, MPa;
- (σ)200 – O valor de tensão admissível do material a -200 ℃, MPa;
- Pontomáx.– Pressão máxima de trabalho permitida, MPa;
- PN- Pressão nominal, MPa
III. Determinação do grau de pressão de trabalho da mola
Depois de determinar a pressão nominal da válvula de segurança, a válvula de segurança com mola também precisa selecionar o grau de pressão de trabalho da mola. O grau de pressão de trabalho da mola refere-se à faixa de trabalho permitida da mola selecionada. Exceder a faixa de trabalho pode causar mau funcionamento da válvula de segurança. A faixa de pressão definida da válvula de segurança com mola é o grau de pressão de trabalho da mola.
A pressão definida da válvula de segurança é ajustada alterando a quantidade de compressão da mola, e os diversos desempenhos da válvula de segurança também são controlados pela mola. Cada mola só pode funcionar dentro de uma determinada faixa de pressão definida. Ultrapassar esta faixa requer a troca da mola, portanto válvulas de segurança com a mesma pressão nominal são divididas em diferentes graus de pressão de trabalho de acordo com a faixa de ajuste da pressão de ajuste projetada pela mola.
| PN | Grau de pressão de trabalho da mola (Mpa) | |||||||
| 1.6 | >0,1-0,25 | >0,25-0,4 | >0,4-0,5 | >0,5-0,6 | >0,6-0,8 | >0,0-1,0 | >1,0-1,3 | >1,3-1,6 |
| 4,0 | >1,3-1,6 | >1,6-2,0 | >2,0-2,5 | >2,5-3,2 | >3,2-4,0 | |||
| 6.3 | >2,5-3,2 | >3,2-4,0 | >4,0-5,0 | >5,0-6,3 | ||||
| 10,0 | >4,0-5,0 | >5,0-6,3 | >6,3-8 | >8-10,0 | ||||
| 16,0 | >10-13,0 | 13,0-16,0 | ||||||
| 32,0 | >16-19,0 | >19-22,0 | >22-25,0 | >25-29,0 | >29-32,0 | |||
Do ponto de vista de garantir o desempenho da válvula de segurança, quanto menor for o limite da faixa de pressão de trabalho da mola, mais poderá garantir o desempenho da válvula de segurança. O método de classificação mais comum atualmente é mostrado na tabela. Os usuários podem consultá-lo ao selecionar a mola para a válvula de segurança.
4. Determinação do diâmetro nominal da válvula de segurança
1. Diâmetro Nominal DN
O Diâmetro Nominal DN representa o tamanho de todos os acessórios de tubulação do sistema em termos numéricos, que é um valor de referência arredondado e não corresponde completamente ao tamanho real do diâmetro em termos numéricos.
A especificação da válvula de segurança é dividida pelo diâmetro nominal, e o diâmetro nominal de entrada e saída da válvula de segurança é diferente dependendo do modelo. O diâmetro nominal de saída da válvula de segurança totalmente aberta é geralmente um tamanho maior que o diâmetro nominal de entrada, enquanto os diâmetros nominais de entrada e saída da válvula de segurança micro-aberta são geralmente os mesmos.
Consulte a tabela abaixo para a série de diâmetros nominais das válvulas de segurança (unidade: mm)
| 1 | 15 | 100 | 350 | 1000 | 2000 | 3600 |
| 2 | 20 | 125 | 400 | 1100 | 2200 | 3800 |
| 3 | 25 | 150 | 450 | 1200 | 2400 | 4000 |
| 4 | 32 | 175 | 500 | 1300 | 2600 | |
| 5 | 40 | 200 | 600 | 1400 | 2800 | |
| 6 | 50 | 225 | 700 | 1500 | 3.000 | |
| 8 | 65 | 250 | 800 | 1600 | 3200 | |
| 10 | 80 | 300 | 900 | 1800 | 3400 |
2. Determinação do Diâmetro Nominal
O diâmetro nominal da válvula de segurança deve ser determinado com base no volume de descarga de segurança, portanto, o volume de descarga de segurança deve primeiro ser calculado e, em seguida, o diâmetro do fluxo da válvula de segurança é calculado com base no volume de descarga de segurança, levando em consideração a descarga coeficiente da válvula de segurança, condições de contrapressão, etc.
Ao determinar o diâmetro da válvula de segurança, o princípio mais básico é escolher uma válvula de segurança cuja vazão nominal seja maior e o mais próximo possível do volume de descarga de segurança. O volume de descarga necessário (volume de descarga de segurança) para evitar sobrepressão excessiva quando ocorre sobrepressão anormal é determinado pelas condições de trabalho do sistema ou equipamento e pelas causas da sobrepressão, entre outros fatores.
3. Diâmetro do Fluxo
Para válvulas de segurança, o diâmetro do fluxo é o diâmetro transversal mínimo da garganta da sede da válvula, e o diâmetro do fluxo afeta diretamente a capacidade de descarga da válvula de segurança. Ao selecionar uma válvula de segurança, primeiro calcule a área de descarga mínima exigida pelo sistema protegido com base no volume de descarga de segurança do sistema de pressão e, em seguida, calcule o diâmetro do fluxo d 0 . Em seguida, determine o diâmetro nominal da válvula de segurança. Veja a tabela abaixo
Diâmetro nominal DN e diâmetro de fluxo d0 (unidade: mm)
| DN | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 150 | 200 | |
| d0 | Tipo de levantamento completo | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 100 | 125 | |||
| Tipo de baixa elevação | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | |||
V. Seleção do tipo de válvula de segurança
Ao selecionar uma válvula de segurança, além de determinar a pressão nominal, temperatura-pressão, nível de pressão de trabalho da mola e diâmetro nominal, também é necessário escolher a estrutura apropriada da válvula de segurança e o material do corpo da válvula e das principais peças internas de acordo para o meio de trabalho.
Princípios básicos para a seleção de tipos de válvulas de segurança
(1) Use válvulas de segurança de elevação total para descarregar gás ou vapor.
(2) Use válvulas de segurança de elevação total ou baixa para descarregar líquidos.
(3) Válvulas de segurança com chave podem ser usadas para descarregar vapor ou ar.
(4) Para válvulas de segurança usadas para gases com pressão de ajuste superior a 3,0 MPa e temperatura acima de 235°C, considere usar válvulas de segurança com dissipadores de calor para evitar que o meio de descarga corroa diretamente a mola.
(5) Use válvulas de segurança com tampa aberta quando o meio de descarga puder vazar para a atmosfera. Use válvulas de segurança fechadas quando não for permitido vazamento para a atmosfera.
(6) Para a emissão de meios altamente tóxicos, fortemente corrosivos e extremamente perigosos, devem ser selecionadas válvulas de segurança de fole.
(7) Para situações com alta contrapressão, escolha válvulas de segurança balanceadas com contrapressão ou válvulas de segurança operadas por piloto.
(8) Em algumas situações importantes, às vezes é necessário instalar duas válvulas de segurança como reserva uma da outra. As válvulas de isolamento de entrada e saída das duas válvulas de segurança devem adotar dispositivos mecânicos de intertravamento para garantir que a área de descarga necessária para a embarcação possa ser atendida a qualquer momento (inclusive durante os períodos de manutenção e inspeção).
2. Ao selecionar uma válvula de segurança, os seguintes itens também devem ser determinados
(1) Fechado ou aberto:
O castelo e a tampa de uma válvula de segurança fechada são vedados. Sua função é, em primeiro lugar, proteger as partes internas de contaminantes externos, como poeira, sem exigir desempenho hermético; em segundo lugar, é utilizado para evitar o derramamento de meios tóxicos, inflamáveis e outros ou para a recuperação de meios, pelo que é necessário um teste de estanqueidade. Quando for selecionado um tipo fechado e for necessário um teste de estanqueidade no lado de saída, ele deverá ser especificado no momento do pedido. A pressão de teste hermética é geralmente definida em 0,6 MPa.
As válvulas de segurança abertas, devido ao seu castelo aberto, ajudam a reduzir a temperatura na câmara da mola e são utilizadas principalmente para meios como o vapor.
(2) Equipado com uma chave de elevação:
Se forem necessários testes regulares de abertura para a válvula de segurança, escolha uma válvula de segurança equipada com uma chave de elevação. Quando a pressão do meio atinge mais de 75% da pressão definida, a chave de elevação pode ser usada para levantar ligeiramente o disco da válvula da sede para verificar a flexibilidade da abertura da válvula.
3. Seleção de válvulas de segurança com estruturas especiais
(1) Com válvula de segurança do radiador.
Utilizado em situações onde a temperatura do meio é elevada, para reduzir a temperatura da câmara da mola. Geralmente, quando a temperatura de uma válvula de segurança do tipo fechado excede 250°C e a temperatura de uma válvula de segurança do tipo aberto excede 350°C, uma válvula de segurança com radiador deve ser selecionada.
(2) Válvula de segurança de fole.
Usado principalmente nas duas situações a seguir:
1) Usado para equilibrar a contrapressão: O diâmetro efetivo do fole da válvula de segurança com fole balanceado de contrapressão é igual ao diâmetro médio da superfície de vedação da válvula. Antes da válvula de segurança abrir, a força da contrapressão no disco da válvula está em um estado equilibrado. As alterações na contrapressão não afetam a pressão definida; quando a contrapressão for variável e sua variação ultrapassar 10% da pressão de ajuste, este tipo de válvula de segurança deve ser selecionado.
2) Usado em meios corrosivos. O fole isola a mola e o mecanismo de guia do meio, evitando assim que estas peças importantes falhem devido à corrosão pelo meio.
Depois de determinar a pressão nominal, a classificação de pressão-temperatura, a classificação de pressão de trabalho da mola, o diâmetro nominal e o tipo básico da válvula de segurança, o modelo da válvula de segurança a ser selecionado pode finalmente ser determinado.
4. Exemplo de seleção
A seleção de uma válvula de segurança é baseada nos parâmetros específicos das condições de trabalho. Agora, explicaremos o processo de seleção de válvulas de segurança para três estados diferentes em um sistema de processo de unidade de junta de xileno com um exemplo de 45×104 t/a (usando válvulas de segurança tipo mola como exemplo).
(1) Usado para meios de gás
1) Parâmetros de processo
- Número da etiqueta: SV-501
- Temperatura operacional: 40 ℃
- Pressão de abertura definida: 0,98 MPa
- Contrapressão: Atmosférica
- Descarga de projeto (considerada como descarga nominal WR ): 4660 kg/h
- Médio: Ar comprimido purificado.
2) Etapas de seleção
- Selecione a fórmula aplicável: Como o meio é ar purificado, a fórmula de cálculo do meio gasoso deve ser usada.
- Verifique a tabela de propriedades do gás: O índice adiabático K do ar é 1,40.
- Encontre o valor C correspondente ao valor K, onde o valor C é 2,7.
- Determine o fluxo do meio: (De acordo com GB/T12241-2005 para julgar se o fluxo de gás é crítico ou subcrítico) A fórmula de julgamento específica e as definições de símbolos são encontradas no padrão.
- Calcule o deslocamento de acordo com a fórmula relevante.
- Escolha a válvula de segurança totalmente aberta modelo A42Y, com coeficiente de descarga nominal de 0,75. A vazão nominal da válvula de segurança é WR =Peso×0,75
- Substituindo na equação acima resulta: 6213 = 7,49d 02 d0 =28,8(mm)
- Quando d0 =32, o diâmetro nominal correspondente da válvula de segurança totalmente aberta é DN50 (PN é 1,6 MPa).
- Determine o material: Como o meio é ar comprimido purificado, o corpo da válvula em aço carbono pode ser usado.
3) Determine o modelo
Através do cálculo, a válvula de segurança totalmente aberta A42Y16C-DN50 pode ser selecionada, finalizando o processo de seleção.
(2) Para meio vapor
1) Parâmetros de processo
- Número da etiqueta: SV-407
- Temperatura operacional: 350 ℃
- Pressão de abertura definida: 2,64 MPa
- Contrapressão: Atmosférica
- Descarga projetada: 34.450 kg/h
2) Etapas de seleção:
Selecione a fórmula aplicável: Como o meio é vapor, a pressão de entrada é a pressão de abertura definida de 2,64 MPa <11 MPa e a temperatura operacional é 350 ℃; consulte a tabela de coeficiente de vapor superaquecido, a temperatura saturada do vapor a uma pressão absoluta de 2,74 MPa é 230 ℃ e o fator de correção de vapor superaquecido correspondente é 0,87, use a fórmula de vapor para cálculo.
Determine a fórmula de cálculo relevante: Wtsh=5,25APdKsh.
Utilizar válvula de segurança tipo totalmente aberta modelo A48Y (para vapor), com coeficiente de descarga nominal de 0,75.
A vazão nominal da válvula de segurança Wrsh=Wtsh×0,75.
Substitua na equação acima, obtenha: Wtsh×0,75=5,25×d02 ×π/4×(2,64×1,03+0,1)×0,87, portanto d0 =67.
Verifique as tabelas relacionadas, quando d 0 =80, o diâmetro nominal correspondente para a válvula de segurança do tipo totalmente aberta é DN125.
Quando a temperatura de trabalho do corpo da válvula de aço carbono é de 350 ℃ e a pressão de abertura (pressão absoluta) é de 2,74Mpa, a pressão nominal da válvula de segurança selecionada é de 4,0Mpa.
3) Determine o modelo:
Através das etapas acima, A48Y40—DN125 pode ser selecionado.
Nota: O diâmetro nominal DN125 é especial e geralmente não é utilizado. Se DN150 for escolhido, então o diâmetro correspondente da garganta da válvula de segurança é d0 =100, que é muito maior que o d calculado0 (67), causando saltos frequentes da válvula de segurança (quando o diâmetro da garganta selecionado da válvula de segurança é muito grande).
