Информация по безопасности — предохранительные клапаны не вечны

Предохранительный клапан RegO® для резервуаров автопогрузчика.

Внутренняя пружина защищена от внешнего загрязнения, но другие внешние детали должны быть защищены колпачком. Круглое резиновое кольцо седельного диска уплотняет латунный заплечик на ширину приблизительно 1,2 мм.

Эта статья подготовлена разработчиками изделий RegO® после технических консультаций с производителями клапанов и другими индустриальными источниками информации. Ее предназначение — предупредить и напомнить о важности соответствующего обслуживания предохранительных клапанов в индустрии сжиженного газа. Она касается, в основном, отдельных предохранительных клапанов с упором на обслуживание резервуаров для автопогрузчиков и моторного топлива, где риск загрязнения наибольший.

С самого начала развития нашей индустрии производители оборудования и специалисты по сжиженному газу усердно работали, чтобы обеспечить безопасность для работников и потребителей. История индустрии свидетельствует об успехе их усилий.

Но сейчас индустрия входит в шестое десятилетие и оборудование, установленное много лет назад, начинает отказывать из-за своего возраста. С каждым годом все больше оборудования будет отказывать, если оно не будет заменяться. Предохранительные клапаны не исключение. Понятно, что производители клапанов и специалисты по сжиженному газу обеспокоены такой ситуацией.

 

Причины отказа предохранительных клапанов.

Предохранительные клапаны предназначены для безопасной работы в течении многих лет, но этот срок сильно различается в зависимости от среды «проживания». Попыткам оценить безопасный срок использования предохранительных клапанов и влияние среды на их характеристики может помочь короткое обсуждение применяемых материалов и их технические данные.

Корпуса предохранительных клапанов большей частью сделаны из латуни или стали. Пружины сделаны из разных видов пружинной стали, лакированной или окрашенной. Седельные диски клапанов сделаны из синтетических полимерных композиций, которые сохраняют свои свойства в атмосфере сжиженного газа. Штоки, направляющие и т.д. предохранительных клапанов в основном сделаны из латуни или нержавеющей стали.

Возможные отказы предохранительных клапанов после нескольких лет эксплуатации могут проявиться следующим образом:

• могут протекать при давлениях ниже заданного.
• могут открываться и некорректно закрываться.
• могут открываться при давлениях выше заданного.

Такие неисправности могут появляться вследствие четырех условий неблагоприятной «среды обитания»:

1. Коррозия металлических деталей (особенно пружин), что может привести к отказу компонентов.
2. Ухудшение материала седельного диска из эластичного полимера.
3. Загрязнение или «прилипание» подвижных компонентов предохранительных клапанов, что приводит к ограничению их подвижности.
4. Мусор на седле клапана после открытия предохранительного клапана мешает его дальнейшей эффективной работе.

Коррозия происходит из-за воды, вызывающих коррозию солей и промышленных загрязнителей, химикатов и дорожных загрязнителей. Большие концентрации могут агресивно воздействовать на металлические детали. Ни один металл не обладает абсолютной стойкостью к коррозии.

Материалы синтетической резины и седельного диска также могут быть атакованы примесями в газовых и агрессивных атмосферах, особенно с диоксидом серы. Резиноподобных материалов, противостоящих абсолютно всем агрессивным средам тоже нет в природе.

«Прилипание» деталей предохранительного клапана является следствием обычных промышленных условий, содержащих частички грязи, оксида железа, металлические опилки, и т.д., соединенных с водой, маслом или смазкой. Накопление льда в углубленных клапанах может быть причиной усложненности их открытия. Краска и смола в предохранительных клапанах также может быть причиной некорректной работы.

Мусор на седлах клапанов, предотвращающий работу клапана, может появляться в любой момент при накоплении материала в отверстии предохранительного клапана и не выдуваемый при его открытии.

Осмотр предохранительных клапанов

К сожалению, многие из вышеуказанных проблем сложно заметить вследствие компактности некоторых конструкций предохранительных клапанов.

Использование защитных колпачков.

 

Нерегулярный визуальный осмотр предохранительного клапана необязательно может выявить потенциальную опасность. С другой стороны, визуальный осмотр часто открывает утечки, коррозию, повреждения, закупорку и загрязнение.

Если есть необходимость в дополнительном свете - используйте фонарик.

Если у Вас есть сомнения в исправности клапана или Вы видите, что клапан в течении достаточно продолжительного времени не был защищен крышкой, его рекомендуется заменить перед новым наполнением резервуара.

 

Меньшие предохранительные клапаны

Промышленные требования к маленьким полнопоточным безопасным клапанам несколько лет потребовали напряженных усилий от инженеров-конструкторов:

• Клапан должен быть герметичным до работы и должен оставаться герметичным каждый раз после каждой операции. Единственные известные материалы седельного диска, удовлетворяющие таким условиям - специальные компаунды из синтетической резины.
• Настройки разрядки клапанов достаточно высоки и требуют больших нагрузок на пружины для удерживания клапана в закрытом состоянии.
• Из-за маленького внутреннего диаметра клапана, площадь круглого металлического седла также маленькая.

Все эти параметры могут спровоцировать развитие значительных вмятин на резиновом седельном диске через несколько лет. Седельный диск может иметь тенденцию к слипанию с металлическим седлом. Для предохранительного клапана это может привести к неоткрытию при установленном давлении, поскольку седельный диск стареет.

Тест проводился на маленьких предохранительных клапанах для сжиженного газа всех производителей клапанов США. Клапаны старше 10 лет были сняты с линии и проверены на давление разрядки. Во многих образцах клапанов давление, необходимое для открытия клапана, превышало установленное давление.

Вследствие критической важности правильного функционирования предохранительных клапанов, здравый рассудок и основные положения техники безопасности говорят, что маленькие предохранительные клапаны должны меняться приблизительно каждые 10 лет.

Некоторые большие предохранительные клапаны на громадных складских резервуарах можно заменять перенастроенными клапанами, полученными от производителей. Маленькие предохранительные клапаны нельзя экономично перенастроить, поэтому нужны новые. Большинство специалистов по сжиженному газу считают непрактичной и дорогой услугой проверять предохранительные клапаны, полевой ремонт работающих предохранительных клапанов не санкционируется ни производителями, ни Underwriter's Laboratories, ни ASME.

Использование защитных колпачков.

Много проблем, приводящих к нерабочим предохранительным клапанам можно предотвратить, если держать защитные колпачки все время на месте.

Засорение таким образом будет предотвращено. Загрязнение, причиняемое корродирующими атмосферами, будет снижено. Накопление воды в клапанах будет ликвидировано. Предохранительные клапаны, защищенные колпачками с момента установки в резервуар, очевидно, будут намного дольше и безопаснее служить, но их все равно надо когда-то заменять вследствие плавного ухудшения качества резинового седельного диска только под действием времени.

Документ NFPA № 58 требует, чтобы защитные колпачки могли держаться на месте в качестве защитного покрытия на некоторых предохранительных клапанах. Это обязательное требование к нескольким типам предохранительных клапанов. Тот факт, что использование колпачков может сделать осмотр более длительным по времени, не должен рассматриваться как причина для неиспользования колпачков и непроведения периодических осмотров.

В случае, если предохранительный клапан использовался без требуемого колпачка, его надо тщательно осмотреть и закрыть необходимым колпачком. Если замечено повреждение предохранительного клапана, его надо заменить, а замененный клапан закрыть колпачком. Предохранительные клапаны с выходными штуцерами или дефлекторами, используемыми в резервуарах для автопогрузчиков, бывают забиты мусором. Осмотр таких предохранительных клапанов с дефлектором может завершиться только его удалением.

Так, например, в одном из случаем большие предохранительные клапаны со страввливающми трубками были забиты мусором и водой. Клапаны отказали, потому что пружины насквозь прогнили. Дренажное отверстие было закупорено. Очевидно, что предохранительные клапаны не осматривались многие годы. А достаточно было лишь периодически осматривать и заменять предохранительные клапаны по мере надобности.

Краткие рекомендации

Прогнозирование безопасного срока работы предохранительных клапанов не может быть точным. Нагрузки, которым подвергается клапан, будут сильно отличаться и влиять на его срок годности. В таких случаях можно только следовать основным указаниям. Специалист, работающий со сжиженным газом, должен соблюдать и определять безопасный срок службы предохранительных клапанов на своей территории. Производители клапанов могут выдавать только рекомендации по безопасному сроку службы в отрасли:

1. Проверять, чтобы соответствующие защитные колпачки постоянно находились на местах. Не допускать резервуар к работе и не заполнять его, если на месте отсутствует защитный колпачок.
2. Периодически заменять предохранительные клапаны, по крайней мере, каждые 10 лет. Каждый предохранительный клапан имеет месяц и год производства, проштампованный на корпусе клапана. Это также особенно оправдывает себя для маленьких отдельно установленных предохранительных клапанов.
3. Внимательно осматривайте клапаны каждый раз до того, как наполняется резервуар. Заменяйте клапаны, демонстрирующие признаки загрязнения, коррозии, повреждения, закупорки, утечки или любых других проблем. При осмотре предохранительных клапанов под давлением используйте защиту для глаз.

Таблица A — Минимальная необходимая пропускная способность предохранительных клапанов для сжиженного газа, используемых в резервуарах ASME.

Из документа NFPA №58, Приложение D (1986).

Минимальная необходимая скорость разрядки в кубических метрах в минуту воздуа при 120% максимального разрешенного давления начала разрядки для предохранительных клапанов, которые будут использоваться в резервуарах, должна отличаться от других, сконструированных согласно спецификации Interstate Commerce Commission.

площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.
1,9	17,7	7,9	58,0	13,9	92,3	21,4	131,1	33,4	189,4	79,0	383,4	139,4	610,8
2,3	21,3	8,4	60,9	14,4	94,9	22,3	135,9	34,4	193,7	83,6	401,8	144,0	627,5
2,8	24,7	8,8	63,4	14,9	97,4	23,2	140,4	35,3	198,2	88,3	419,9	148,6	643,9
3,3	28,0	9,3	66,3	15,3	100,0	24,2	145,3	36,2	202,5	92,9	438,1	153,3	660,3
3,7	31,1	9,8	69,1	15,8	102,5	25,1	149,8	37,2	206,7	97,5	455,9	157,9	676,8
4,2	34,5	10,2	71,6	16,3	104,8	26,0	154,3	41,8	227,7	102,2	473,5	162,6	692,9
4,6	37,7	10,7	74,5	16,7	107,3	26,9	158,8	46,5	248,1	106,8	491,3	167,2	709,3
5,1	40,5	11,1	77,0	17,2	109,9	27,9	163,1	51,1	268,2	111,5	508,6	171,9	725,5
5,6	43,6	11,6	79,6	17,7	112,1	28,8	167,6	55,7	288,0	116,1	525,9	176,5	741,3
6,0	46,4	12,1	82,1	18,1	114,7	29,7	172,2	60,4	307,5	120,8	543,1	181,2	757,5
6,5	49,5	12,5	84,7	18,6	116,9	30,7	176,4	65,0	327,1	125,4	560,1	185,8	773,3
7,0	52,4	13,0	87,2	19,5	121,8	31,6	180,9	69,7	346,0	130,1	577,1
7,4	55,2	13,5	89,8	20,4	126,6	32,5	185,2	74,3	364,7	134,7	594,1

Площадь поверхности = общая внешняя площадь поверхности резервуара в квадратных метрах. Когда площадь поверхности не проставлена на табличке с заводской характеристикой или когда маркировка неразборчива, площадь можно вычислить, используя одну из следующих формул:

1. Цилиндрический резервуар с полусферическими торцами. Площадь (в кв. м) = общая длина (м) x внешний диаметр (м) x 3,1416.
2. Цилиндрический резервуар с полуэллипсоидными торцами. Площадь (в кв. м) = общая длина (м) + 0,3 внешнего диаметра (м) x внешний диаметр (м) x 3,1416.
3. Сферический резервуар. Площадь (в кв. м) = внешний диаметр (м) x внешний диаметр (м) x 3,1416.

Поток воздуха = требуемая производительность в куб. метрах в минуту по воздуху при стандартных условиях, 16°С и атмосферном давлении 101,4 кПа. Скорость разрядки может интерполироваться для промежуточных значений площади поверхности. Для резервуаров с общей внешней площадью поверхности большей 186 квадратных метров, необходимую производительность можно вычислить из формулы:

Flow rate - SCFM AIr (поток воздуха в л/мин) = 53,632 A0,82.

где А = общая внешняя площадь поверхности резервуара в квадратных футах.

Коэффициенты перерасчета в метрические единицы — см. ниже

площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.	площ. кв. м	поток в м3/мин по воз.
1,9	7,3	8,8	26,2	15,8	42,5	26,9	65,7	55,7	118,9	125,4	231,1	195,1	331,9
2,3	8,8	9,3	27,3	16,3	43,3	27,9	67,4	60,4	126,9	130,1	238,1	199,7	338,4
2,8	10,2	9,8	28,6	16,7	44,5	28,8	69,4	65,0	134,8	134,7	244,9	204,4	344,9
3,3	11,5	10,2	29,7	17,2	45,3	29,7	71,1	69,7	142,7	139,4	252,0	209,0	351,1
3,7	12,9	10,7	30,9	17,7	46,4	30,7	72,8	74,3	150,1	144,0	258,8	213,7	357,6
4,2	14,2	11,1	31,7	18,1	47,3	31,6	74,8	79,0	158,3	148,6	265,6	218,3	363,9
4,6	15,5	11,6	32,8	18,6	48,4	32,5	76,5	83,6	165,6	153,3	272,4	223,0	370,4
5,1	16,7	12,1	34,0	19,5	50,4	33,4	78,1	88,3	173,3	157,9	279,2	227,6	376,6
5,6	18,0	12,5	35,1	20,4	52,4	34,4	80,1	92,9	180,7	162,6	285,7	232,3	382,8
6,0	19,2	13,0	36,2	21,4	54,4	35,3	81,8	97,5	188,0	167,2	292,5
6,5	20,4	13,5	37,1	22,3	56,1	36,2	83,5	102,2	195,4	171,9	299,0
7,0	21,6	13,9	38,2	23,2	58,1	37,2	85,2	106,8	202,7	176,5	305,8
7,4	22,8	14,4	39,4	24,2	60,0	41,8	94,0	111,5	209,8	181,2	312,3
7,9	23,9	14,9	40,2	25,1	61,7	46,5	102,4	116,1	216,9	185,8	318,8
8,4	25,1	15,3	41,3	26,0	63,7	51,1	110,7	120,8	224,0	190,5	325,4

Площадь поверхности = общая внешняя площадь поверхности резервуара в адратных метрах. Когда площадь поверхности не проставлена на табличке с заводской характеристикой или когда маркировка неразборчива, площадь можно вычислить, используя одну из следующих формул:

1. Цилиндрический резервуар с полусферическими торцами. Площадь (в кв. м) = общая длина (м) x внешний диаметр (м) x 3,1416.
2. Цилиндрический резервуар с полуэллипсоидными торцами. Площадь (в кв. м) = общая длина (м) + 0,3 внешнего диаметра (м) x внешний диаметр (м) x 3,1416.
3. Сферический резервуар. Площадь (в кв. м) = внешний диаметр (м) x внешний диаметр (м) x 3,1416.

Поток воздуха = требуемая производительность в куб. метрах в минуту по воздуху при стандартных условиях, 16°С и атмосферном давлении 101,4 кПа. Скорость разрядки может интерполироваться для промежуточных значений площади поверхности. Для резервуаров с общей внешней площадью поверхности большей 232 квадратных метров, необходимую производительность можно вычислить из формулы:

Flow rate - SCFM AIr (поток воздуха в л/мин) = 22,11 A0,82. где А = общая внешняя площадь поверхности резервуара в квадратных футах.

Коэффициенты перерасчета:

1 кв. фут x 0,092903 = 1 кв. м, 1 фут x 0,3048 = 1 м

1 SCFM (стандартный куб. фут/мин) x 0,028317 = 1 куб. м/мин = 28,317 л/мин