АО «ИПН»
ООО «НТП Трубопровод»
АО «ИПН»
НТП Трубопровод
Инженерные решения и программное обеспечение 
English  Switch to English
Новости Контакты Форум
О компании Продукты Услуги
 Главная  
 Научные работы  
 Проектирование  
 Диагностика  
 Сертификация  
 Экспертиза  
 Разработка документов  
   
 Программы  
 Скачать  
 Цены  
 Купить!  
 Вебинары  
 Техподдержка  
 Для ВУЗов  
 Обучение  
 Дилеры  
 Спецпредложения  
   
 Публикации  
   
 О компании  
 Лицензии  
 Как нас найти  
 Отзывы  
   
 Вакансии  
   
 Форум  
   
 Архив новостей  
Яндекс.Метрика
 
 

Rambler's Top100

Проблемы расчета и выбора предохранительных клапанов.

А.А. Шаталов, канд. техн. наук, Н.А. Хапонен (Госгортехнадзор России), А.З. Миркин, канд. техн. наук, Л.Б. Корельштейн, канд. физ.-мат. наук
(НТП "Трубопровод"), "Безопасность труда в промышленности" №2 2002г.

При создании и эксплуатации пожаровзрывоопасных и химически опасных и вредных производств и объектов нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности, газового хозяйства, объектов котлонадзора расчет и выбор технологического оборудования, трубопроводов, запорной, регулирующей и предохранительной арматуры производится в соответствии с действующей нормативно-технической документацией.
Проведенный нами анализ показал, что действующая в России нормативная документация по расчету и выбору предохранительных клапанов не обеспечивает в необходимой мере безопасное ведение опасных технологических производств. Ошибки допускаются как на стадии проектирования, так и сооружения объектов и их эксплуатации.
Вопросы расчета и выбора предохранительных клапанов в России определяются одновременно действующими ГОСТами и другими нормативными документами, противоречащими друг другу. Нет единства даже в терминологии.
Основным российским стандартом по расчету предохранительных клапанов является ГОСТ 12.2.085-82 [1]. Самая грубая ошибка в этом стандарте - рекомендовано выбирать предохранительный клапан в зависимости от величины рабочего давления Рраб (см. п. 1.1), в то время как согласно мировой (API 510 Part 1 [2]) и российской теории и практики предохранительный клапан должен выбираться на основе расчетного давления Ррасч. Такая же ошибка содержится и в ГОСТе 24570-81 [3]. Отсутствует формулировка, что в данном случае подразумевается под рабочим давлением.
В то же время ГОСТ 14249[4], п. 1.2.2. отождествляет понятие "рабочее" и "расчетное" давление, что противоречит п.1.1. ГОСТ [1] и п. 5.5.9. ПБ 10-115-96[5].
Давление настройки Рн предохранительного клапана по [1] равно Рн <= 1,25 Рраб, по [2] Рн <= 1,1 Рраб, а на самом деле должно быть Рн = 1,1 Рраб. Это соответствует [2].
Необходимо провести четкое различие между понятиями "давление настройки" и "установочное давление" пружины, как это сделано в [2], чтобы исключить ошибки при учете давления в системе сброса при настройке предохранительного клапана.
По п.1.1. ГОСТ [1] и п.5.5.9. [5] максимально допустимое давление в сосуде задается в зависимости от диапазонов "рабочего давления", в результате чего при переходе "рабочего давления" из одного диапазона в другой происходит скачок величины максимально допустимого давления, что противоречит физическому смыслу. Предпочтительно установить единую зависимость для максимально допустимых давлений для всех диапазонов.
В обязательном Приложении 1 ГОСТ[1] в Методике расчета пропускной способности клапана допущена ошибка в формулах по расчету коэффициента В3, что приводит к значительной ошибке в определении пропускной способности клапана и в подборе клапана. Вместо уравнения для определения коэффициента В3, учитывающе-го адиабатное расширение газа (пара) при критическом отношении давлений:

должно быть

ГОСТы [1, 3] не дают ограничений по давлению за клапаном в отводящем трубопроводе при работе клапана (при открытом клапане), что необходимо для обеспечения динамической устойчивости работы клапана и предотвращения его преждевременного закрытия. В частности, п.4.7. ГОСТ[1] требует учета максимального противодавления без пояснения как оно определяется. Кроме того, ГОСТ [1] не содержит ограничений на площадь сечения или минимальный диаметр отводящего трубопровода при установке параллельно нескольких клапанов, что встречается на практике.
В настоящее время значительное количество технологического оборудования поступает по импорту. При этом по требованию Госгортехнадзора предохранительные клапаны западные фирмы должны рассчитывать по ГОСТу [1], содержащему ряд ошибок. Легко можно представить сколько неприятных моментов возникает у иностранных специалистов и наших экспертов, проводящих экспертизу промышленной безопасности.
Исходя их вышеизложенного, очевидно, что необходимо Госстандарту РФ совместно с Госгортехнадзором РФ разработать и утвердить новый стандарт по расчету и выбору предохранительных клапанов, соответствующий современному мировому уровню.


В 1991г. по заданию Госгортехнадзора России экспертной организацией НТП "Трубопровод" была разработана программа для расчета и выбора предохранительных клапанов "Предклапан". В этой программе исправлены ошибки, содержащиеся в ГОСТе [1], программа согласована Госгортехнадзором России и нашла широкое применение в проектных институтах и ПКО заводов. Однако, эта программа не может быть сертифицирована Госстандартом, так как она не соответствует ГОСТу [1].
Этой программой проводится расчет и выбор предохранительных клапанов прямого действия, устанавливаемых на аппаратах, емкостях и технологических трубопроводах. Производится определение проходного сечения клапанов, их марки и количества, номера пружины или массы и числа грузов. При этом выполняется гидравлический расчет подводящего и отводящего трубопровода, составление экспликации и спецификации предохранительных клапанов. Программа позволяет выполнить как проектный, так и поверочный расчет предохранительных клапанов. Описание методики дано в [6].
Выбор предохранительных клапанов производится из базы данных, корректировка которой проводится ежегодно по номенклатуре заводов-изготовителей.
В исходных данных задаются теплофизические свойства продукта (газы или жидкости) или состав по компонентам для расчета программой свойств продукта.
Для расчета гидравлического сопротивления подводящего и отводящего трубопроводов задаются их диаметры и схема (состав элементов).

Результаты расчета :

  • давление и плотность продукта перед предохранительным клапаном;
  • коэффициенты B1, В2 и В3[1], учитывающие свойства продукта;
  • площадь сечения одного предохранительного клапана или группы клапанов - расчетная и принятая ;
  • пропускная способность клапана, соответствующая принятой площади сечения клапана или группы клапанов с учетом коэффициента расхода и 10% запаса;
  • марка, исполнение и число клапанов;
  • номер пружины или масса груза и число грузов;
  • установочное давление (давление настройки) клапана.

Для подводящего и отводящего трубопроводов в результатах расчета выдается:

  • выбранный программой диаметр (если не был задан);
  • давление и скорость потока по участкам трубопровода;
  • температура газа за клапаном;
  • минимальный кавитационный запас для жидкостей;
  • запас по давлению (разница между расчетным падением давления в трубопроводе и допускаемым).

Выходная информация выдается в виде:

  • протокол расчета клапана;
  • сообщения пользователю по расчету и выбору клапанов и гидравлическому расчету;
  • спецификация по ГОСТ 21.110-95;
  • экспликация предохранительных клапанов по форме П-228-ОБП-83

Периодичность ревизий клапанов (с их снятием и регулировкой на стенде) устанавливает проектировщик в зависимости от свойств сбрасываемой среды (агрессивность, взрывоопасность, возможность полимеризации, коксования, примерзания или прикипания и т.д.) в соответствии с требованиями нормативно-технических документов по эксплуатации, ревизии и ремонту предохранительных клапанов. Число резервных клапанов определяется также проектировщиком.

В 2001г. программа "Предклапан" была модернизирована и в настоящее время работает под управлением операционной системы Windows 95/98/ME/NT/2000/XP.


Литература

  1. ГОСТ 12.2.085-82. Сосуды, работающие под давлением, Клапаны предохранительные.
  2. API 510 Part 1.
  3. ГОСТ 24570-81 (ССТ СЭВ 1711-79). Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов.
  4. ГОСТ 14249-89.
  5. ПБ 10-115-96.
  6. Миркин А.З., Усиньш В.В. Трубопроводные системы. Справ. Изд. М., "Химия", 1991