PSV STANDARDS

Useful standards for selection , sizing & inspection of PSV :

The API (American Petroleum Institute) is an important authority as regards standards and recommended practices for the use of Safety Relief Valves in the petroleum and chemical industries. For example:

1. API Recommended Practice 520 Part I - describes the design, sizing and selection of components for pressure relief systems,
2. API Recommended Practice 520 Part II - contains guidelines for piping practices and methods for determining the reactive force created during valve discharge,
3. API Recommended Practice 521 gives guidelines for evaluating causes of overpressure and pressure relief systems,
4. API Standard 526 - provides an industry standard to manufacturers of flanged pressure relief valves and includes a common set of installation dimensions,
5. API Recommended Practice 527 - provides a basis for testing and acceptance for set pressure and seat tightness of pressure relief valves.
6. API Standard 2000 - describes venting atmospheric and low-pressure storage tanks.

To order these standards, visit API. Although it is not possible to view the standards via the website, there are some very interesting 'Technical Interpretations' which can be accessed.

Useful standards can also be obtained from the American Society of Mechanical Engineers (ASME) at www.asme.org. The following have been noted:

• Safety valves for pressure vessels,
• Specification standards for self-operated and power-operated safety-related valves,
• Heating boiler safety valves accreditation package
• Guide to European valves for control, isolation and safety,

In Europe, safety valves are covered by the Pressure Equipment Directive (PED - see also Valve World box). Standards can be obtained via the National Members of the CEN, the European Committee for Standardisation (www.cenorm.be). Of relevance to safety relief valves is the work being performed by Technical Committee 69, Working Group 10, on Safety devices against overpressure:

PrEN ISO 4126- 1	Safety devices for the protection against excessive pressure - Part 1 : Safety valves
PrEN ISO 4126- 2	Safety devices for the protection against excessive pressure - Part 2: Bursting disc safety devices
PrEN ISO 4126- 3	Safety devices for the protection against excessive pressure - Part 3: Safety valves and bursting disc safety devices in combination
PrEN ISO 4126- 4	Safety devices for the protection against excessive pressure - Part 4: Pilot operated safety valves
PrEN ISO D 4126- 5	Safety devices for the protection against excessive pressure - Part 5: Controlled safety pressure relief systems (CSPRS)
PrEN ISO 4126- 6	Safety devices for the protection against excessive pressure - Part 6: Application, selection and installation of bursting disc safety devices
PrEN ISO 4126- 7	Safety devices for the protection against excessive pressure - Part 7: Common data

 further tool for locating standards is the NSSN: A National Resource for Global Standards (www.nssn.org). The NSSN is described as: "A cooperative partnership between the American National Standards Institute (ANSI) , U.S. private-sector standards organizations, government agencies, and international standards organizations. NSSN's goal to become a leader in the provision of technical data and information about important developments in a global standardization arena."

|+|

Back Pressure

The effects of back-pressures on safety valves is a potentially serious problem, but one only now being recognised by the valve industry. Research has been performed by the University of Milan, as reported in the June 2002 issue of Valve World. This report is also printed in full below. In addition, please note that RWTH's Hans-Dieter Werker has presented a paper entitled "Influence of back pressure on function and flow rate of a direct loaded safety valve" at the Valve World 2002 Conference in Maastricht.

..... 

|+|

کپی برداری و استفاده از محتویات وبلاگ

هرگونه کپی برداری و استفاده از محتویات این 

 وبلاگ  منوط به دریافت اجازه از نویسنده می باشد

 

|+|

عکس هایی از psv

در این قسمت برای درک بهتر قسمت های داخلی شیر های اطمینان چند عکس که از قسمت های داخلی یک psv گرفته ام را برای علاقمندان به این مبحث قرار می دهم :

 

as follows , some pictures about psv & internal parts :

 

 

 

و یک تصویر که از bellows   :

& at last a "bellows" :

 

pictures taked & Edited by : J.Mehrlatifan & R.Molaei

|+|

شیر اطمینان 1 - psv

شیر اطمینان یا PSV ( قسمت اول )

    شیر اطمینان یا PSV فشار یکی از تجهیزات ایمنی در صنایع نفت و گاز است که مانع از قرار گرفتن لوله ها ، شیرآلات، مخازن تحت فشار  و ... در شرایط فشاری بیش از فشار طراحی می شود. بنابراین انتخاب PSV بسیار مهم بوده و باید با احتیاط کامل صورت پذیرد.

در انتخاب PSV و تعیین جزئیات آن چند سوال مهم مطرح می گردد :

·          چه نوع PSV برای فرایند مورد نظر ما مناسب است؟

·          آیا روش ساده ای برای محاسبه سایز PSV وجود دارد که راحتر از محاسبات دستی باشد ؟

·          چه نوع متریالی برای PSV باید انتخاب گردد تا با شرایط فرآیندی مورد نظر هم خوانی داشته باشد ؟

قبل از پاسخ دادن به این سوالات و نحوه انتخاب PSV بهتر است با نحوه کار PSV آشنا شویم و آشنایی با قطعات اساسی PSV به ما کمک خواهد کرد که با آگاهی کامل این انتخاب را انجام دهیم .

تعریف شیر اطمینان فشار یا PSV :

     طبق استاندارد API 520 Part 1  که به بررسی  نحوه انتخاب ، محاسبه سایز ، نحوه نصب تجهیزات فشار شکن در پالایشگاهها می پردازد ؛ در مورد شیر اطمینان تعریف زیر ارایه شده است : " یک شیر اطمینان  شیری است که توسط یک فنر بسته شده است و با رسیدن فشار پشت شیر به یک فشار استاتیکی مشخص عمل کرده و به سرعت باز می شود ( به این عمل POP کردن شیر می گویند )"

شیر های اطمینان معمولاً برای سیالات تراکم پذیر کاربرد دارد . شکل زیر یک PSV عادی را نشان می دهد که صرفاً برای توضیح آمده است :

شکل 1- شیر اطمینان ( برگرفته شده از استاندارد API 520 بخش یک )

 

یک PSV  چگونه عمل می کند ؟

شکل 2- طرح داخلی یک شیر اطمینان

شکل شماره 2  شماتیک داخلی یک شیر اطمینان را نمایش می دهد که یک دیسک توسط یک فنر در حالت بسته نگه داشته شده است . هنگامی که فشار سیستم از فشار مطلوب بالا می رود ، فشار ناشی از سیال از ورودی شیر به سطح A1 فشار آورده و برنیروی ناشی از فنر غلبه کرده و دسیک را بلند کرده و اجازه می دهد سیال از کناره های دیسک به سمت خروجی حرکت کند . هنگامی که دوباره فشار سیستم به حالت ایمن برگشت ، دیسک نیز به حالت بسته بر می گردد.

با مشخص بودن مساحت سطح دیسک و سایز نازل می توان مشخص نمود که چه حجمی از سیال از شیر خارج خواهد شد. در ابتدا باید سایز نازل خروجی ( که اُرفیس نامیده می شود ) محاسبه گردد. این مساحت توسط استاندارد API 526  تقسیم بندی و شماره گذاری گردیده است :

DESIGNATION	EFFECTIVE  ORIFICE AREA ( in^2)
D	0.11
E	0.196
F	0.307
G	0.503
H	0.785
J	1.287
K	1.838
L	2.853
M	3.6
N	4.34
P	6.38
Q	11.05
R	16
T	26

با توجه به اینکه PSV در حالت عادی در وضعیت بسته است ، قطعه سیل (SEAL) کننده نیز باید توانایی جلوگیری از نشتی سیال به نازل خروجی را دارا باشد .

تعریف BACK PRESSURE : لاین خروجی PSV می تواند توسط یک لوله به هوای آزاد ( فشار اتمسفر) تخلیه گردد یا اینکه  به یک خط دیگر هدایت گردد . فشار خط خروجی به BACK PRESSURE موسوم است.تاثیر این فشار بر فشار SET در شکل 3 آمده است.

 

شکل 3 – تاثیر BACK PRESSURE  بروی SET PRESSURE  (API 520, PART 1)

F_S       نیروی ناشی از فشردگی فنر ، P_VA_N نیروی وارده از طرف سیال به دیسک ، P_BA_N  نیروی وارد از BACK PRESSURE . P_V فشار سیال داخل و P_B فشار خروجی یا همانBACK PRESSURE  است. همانطوریکه در شکل می بینید در حالت بالانس فشار BACK PRESSURE کمی از فشار سیال داخل خط را خنثی می کند و نیروی فنر نیز  نیروی وارده بر اثر اختلاف این دو فشار را تحمل می کند. در حالت عادی ( بسته ) نیروی فنر علاوه بر این نیروها ، نیروی لازم جهت فشردن دیسک به نشیمن گاه را نیز تحمل کند .

بر اساس  BACK PRESSURE ، PSVها به سه نوع کلی تقسیم می شود :

·          CONVENTIONAL TYPE

·          BELLOW TYPE

·          PILOT TYPE

CONVENTIONAL TYPE : ساده ترین نوع PSV است که در شکل 4 شماتیکی از آن آمده است که بعلت پایین بودن BACK PRESSURE در محاسبات مربوطه  به حساب نمی آید . در این نوع PSVها معمولاً مقدار BACK PRESSURE  کمتر از 10% مقدار SET PRESSURE  است یا برابر صفر است . خروجی این PSV معمولاً به هوای آزاد است و اغلب برای سیالات بی خطر مانند بخار آب بکار می رود .

شکل شماره 4 - Conventional Pressure Safety Valve (API 520 part 1)

            BELLOWS TYPE  : یک PSV نوع بیلوز یا بیلوز بالانس شده (BALANCED-BELLOWS) هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که BACK PRESSURE  از 50% فشار SET PRESSURE کمتر باشد . این نوع PSV مشابه نوع CONVENTIONAL است ، با این تفاوت که یک BELLOWS به آن اضافه گردیده است که وظیفه آن کاهش اثر فشاری سیال به دیسک  است و میله (ROD) را محافظت می کند.

همانگونه که از شکل  شماره 5 پیداست  بیلوز در قسمت فوقانی دیسک قرار داشته و یک میله ، نیروی فنر را به دیسک منتقل می کند و محفظه داخلی آن نیز به اتمسفر تخلیه می شود . معمولاً این نوع PSV ها دامنه کاربردی وسیعی ندارند  و در برابر تغییر فشار SET  انعطاف پذیری ندارد.

شکل 5- یک شیر PSV مجهز به BELLOWS

 

PILOT TYPE  : یک PSV  از این نوع ، شامل یک شیر اصلی بوده و یک سیستم دیگر برای کنترل حرکت  پیستون  به آن اضافه شده است که در شکل 6 شمائی از آن آمده است :

شکل 6 – شیر عمل کننده با پیلوت

پیستون طوری طراحی شده است که سطح مقطع آن در قسمت فوقانی بیشتر از قسمت تحتانی است . در هنگامی که فشار لاین به فشار SET برسد هر دو قسمت فوقانی و تحتانی تحت فشار می گیرند اما نیروی برآیند پیستون را در نازل شیر  سفت می کند با افزایش فشار در لاین این فشردگی به بیشتر می شود . این سیستم این امکان را می دهد که مقدار SET PRESSURE  را با کنترل و تغییر داد .

 

منبع : http://webywebyweby.wordpress.com/2007/10/03/psv-selection-for-beginner

ترجمه : رضا ملائی

|+|

Blowdown and Venting with PSV

Typically hydrocarbon process vessels are provided with a pressure safety valve (PSV), to relieve internal vessel pressure that develops above its designed working pressure. The purpose of the PSV is to protect the vessel from rupturing due to overpressure generated from process conditions or exposure to fire heat loads that generate additional vaporization pressures inside the vessel. The engineering calculation behind this application assumes that the process vessel steel strength is unaffected by direct fire exposure causing the increase in pressure. If the vessel is kept at or near it's design temperature this can be assumed the case, however when steel is exposed to a high temperature fiom a hydrocarbon fire it's capability to contain normal operating pressure deteriorates rapidly sometimes within a few minutes. Since the strength of the material is rapidly deteriorating during this process, regardless of the vessel internal pressure. A rupture of a vessel can easily occur below the operating pressure of the vessel, within minutes of the vessel being exposed to a major heat source.

Pressure safety valves (PSV's) are typically sized to activate at 121% of the working pressure for fire conditions and 110% for the working pressure for non-fire conditions, and only to prevent vessel "overpressure", not to relieve operating pressures. A fire exposure may weaken a process vessel steel strength below the strength needed to contain its normal operating pressure. In this case the vessel may rupture before or during activation of the PSV, when its it trying to relieve pressures above operating pressures.

 

 

|+|

شیرهای اطمینان

مطلب شیر اطمینان توسط دوست عزیزمان آقای مهندس مجید یوسفی تهیه شده است :

http://yousefima.blogfa.com

 

شير اطمينان(SAFETY VALVE)

از تجهيزات ويژه اي كه يك واحد را درمقابل افزايش ناگهاني فشار ايمن مي سازد شيرهاي اطمينان هستند.

شيرهاي اطمينان به عنوان وسيله اي مناسب جهت جلوگيري از ازدياد فشار ناگهاني در موتورخانه ها ،كارخانه ها وبطور كلي انواع سايتها هاي صنعتي وبراي انواع سيالات مختلف از قبيل گاز ، بخار، آب ويا هواي فشرده استفاده مي گردند.

محدوديت فشار دراينگونه كاربردها معمولا ناشي از فشار قابل تحمل تجهيزات ، لوله هاودستگاهها ويا محصولات توليدي وهمچنين مسائل مرتبط با حفظ ايمني افراد مي باشد كه اصطلاحا به محدوده فشار كاركرد امن(safe operating limits for pressure)ويا SOL/P معروف است. نحوه باز شدن شيرهاي اطمينان ومشخصات كاري انها ارتباط مستقيم با نحوه طراحي قطعات داخلي شير دارد.در اغلب موارد اين طراحي بگونه اي انجام مي گيرد كه پس از شروع بازشدن شير اطمينان در اثر ازدياد فشار ، در اثر خاصيت (POP Action) اين عمل به سرعت تشديد شده تا زماني كه شير كاملا باز گردد شكل زير نشان دهنده عملكرد يك شير اطمينان مي باشد.

شيرهاي اطمينان بوسيله آزاد كردن مقداري ازسيال به واحد(يا به درون لاين)عمليات ايمن سازي را انجام مي دهند. شيرهاي فشار در جاهائيكه حداكثر فشار كاري بوجود مي ايند نصب مي گردند. درسيستمهاي توليدبخار ، شيرهاي اطمينان براي جلوگيري از افزايش فشار بر روي بويلر ها نصب مي گردند .

در ارتباط با شيرهاي اطمينان لازم است كه با اصطلاحاتي در اين زمينه بيشتر اشنا شويم:

Over Pressure

 فشاري است كه شير اطمينان در وضعيت كاملا باز قرار مي گيرد وحداكثر ظرفيت تخليه خود را دارا مي باشد.واضح است كه اين فشار بالاتر از فشار نقطه تنظيم (Set Presure) مي باشد ومقدار ان با توجه به كاربردها واستانداردهاي مختلف ، متفاوت مي باشد.استاندارد BS 5500  اين مقدار اختلاف فشار را درمورد سيستمهاي بخار وگاز برابر حداكثر ده درصد فشار تنظيمي شير اطمينان در نظر مي گيرد.

شيرهاي اطمينان در فرايندهاي كه ممكن است در اثر ازدياد فشار به محصول ويا تحهيزات خسارتي وارد شود از بروز اين خسارات جلوگيري مي كنند.

 

Blowdown

مقدار اختلاف فشار پائين تر از نقطه تنظيم شير اطمينان است كه جهت بسته شدن كامل ومحكم شير اطمينان پس از باز شدن وسپس برگشت سيستم به فشار عادي مورد احتياج مي باشد .اين پارامتر به Reseat Differential نيز معروف است .ميزان Blowdown نيز طبق استاندارد مذكور حداكثر حدود %10 مي باشد.

مقادير Over pressure و Blowdown بسته به نوع سيستم وانتخاب طراح متغير بوده وبطور مثال مي تواند به ترتيب %3 و%4 انتخاب گردند.

 

Set Point

تنظيم مناسب نقطه عملكرد وباز شدن شير اطمينان ، اولا بدلايل ايمني مذكور وثانيا به منظور اطمينان از كاركرد شير اطمينان با حداقل صدا وهمچنين ممانعت از صدمه به شير اطمينان ضروري مي باشد .اين نقطه نبايد بيشتر از SOL/P يا محدوده فشار كاركرد ايمن تجهيزات باشد واز طرفي بايد بخاطر داشت كه تنظيم فشار آزاد سازي شير اطمينان روي فشار كمتر از SOL/P هيچگونه مزيتي به همراه نخواهد داشت وتنها باعث افزايش احتمالي دفعات باز شدن شير اطمينان وفرسوده شدن ان خواهدگشت.

ميزان تغييرات احتمالي در فشار سيستم به عنوان پارامتر ديگري است كه بايد در فشار تنظيم شير اطمينان در نظر گرفته شود تااز بازشدن بيمورد شير جلوگيري بعمل ايد.درصورت ناديده انگاشتن اين مورد ، شير اطمينان دربسياري از موارد در حالت نزديك به بسته كار خواهد نمودكه به اين پديده Simmering گفته مي شود.اين حالت در نتيجه نزديك بودن بيش از اندازه فشار سيستم به نقطه تنظيم روي ميدهد وعلاوه بر ايجادسروصدا ومسائل جانبي ، باعث ايجاد صدمه به قسمتهاي داخلي شير ودرنتيجه نشت دائمي آن خواهد شد.

 

 

Shut-off Margin

همانطور كه ذكر شد هنگامي كه فشار كاري سيستم ونقطه تنظيم شير اطمينان به هم نزديك باشند ، علاوه بر در نظر گرفتن تغييرات فشار احتمالي سيستم كه در بالا عنوان گرديد ، فشار اطميناني نيز بعنوان گارانتي كردن ومطمئن شدن از بسته ماندن كامل شير به فشار كاري سيتم اضافه مي گردد كه معمولا حدود 0.1 bar مي باشد.

 

انواع Safety Valve

Safety valve هاي متنوعي درصنعت متناسب با نوع كاركرد آنها وجود دارد .در استانداردها انواع مختلفي از اين safety valve ها تعريف گرديده است .

براي مثال استاندارد I و     VIII از ASME براي انواع بويلر وكاربردهايي در مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار مي گيرد.

بر پايه استاندارد ASME/ANSI PTC 25.3  تنوع تعدادي ازاين تجهيزات بصورت زير   تعريف گرديده است:

LOW LIFT SAFETY VALVES

FULL LIFT SAFETY VALVES

FULL BORE SAFETY VALVES

BALANCES SAFETY VALVES

PILOT OPERATED PRESURE RELIEF VALVES

CONVENTIONAL SAFETY VALVES

LIFT SAFETY VALVES

HIGH LIFT SAFETY VALVES

PROPORTIONAL SAFETY VALVES

DIAPHRAGM SAFETY VALVES

BELLOWS SAFETY ALVES

CONTROLLED SAFETY VALVES

ASSISTED SAFETY VALVES

BALANCED PISTON SAFETY VALVES

 

 واژه شير اطمينان (safety valve)وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) اصطلاحاتي هستند كه جهت تشريح انواع متنوعي ازتجهيزات مرتبط با آزاد سازي فشار اضافي سيال در واحد مي باشند .

در همين رابطه محدوده وسيعي از ولوهاي مختلف كه براي كاركردهاي متنوعي جهت عمل در شرايط بحراني فشارمي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند.

در بيشتر استانداردها تعاريف ويژه اي براي دو واژه شير اطمينان (safety valve) وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) عنوان گرديده است.

در استانداردهاي امريكايي واروپايي تفاوتهايي بين اصطلاحات تجهيزات كاربردي از لحاظ معني وجود دارد .ازجمله اين تجهيزات مي توان به همين ولوها اشاره نمود.

در استانداردهاي اروپايي به اين قبيل ولوها اصطلاحا شير اطمينان (safety valve) ودراستانداردهاي امريكايي شير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) گفته مي .

از جمله موارد ديگر اختلاف بين safety valve وrelief valve مي توان به اين نكته اشاره نمود كه در شيرهاي اطمينان فشار شكن ( safety valve  ) به محض اينكه فشار عملكردي به فشار تنظيمي (set point)  برسد سريعا اين شير عمل مي كند وتا هنگاميكه فشار عملكردي به پائين تر از فشار تنظيمي نرسد اين شير باز خواهد ماند.

ولي درشيرهاي اطمينان فشارشكن (safety  relief valve) هنگاميكه فشار ورودي سيال تا نقطه فشار تنظيمي بالا برود اين ولو به تدريج باز كرده تا فشار را بالانس نمايد.

شير فشار شكن(relief valve) عموما براي سيالاتي كه غير قابل تراكم مي باشند مانند آب وروغن وغيره مورد استفاده قرار مي گيرد ولي شير اطمينان(safety valve) عموما براي سيالات تراكم پذير مورد استفاده قرار مي گيرد.

Relief Valve ها معمولا بصورت مداوم در حالت overpressure عمل مي كنند تا فشار سيستم را درحد نرمال تنظيم كنند.عمل كردن اين ولوها هيچگاه بصورت pop-action(عمل كردن ضربه اي) نمي باشد.

 

 

نصب safety valve

قبل از نصب يك safety valve بايد از تميز بودن داخل لاين اطمينان حاصل نمودلذا لازمست كه جهت جلوگيري نمودن از ورود ذرات به داخل safety valve وصدمه ديدن seat قبل از نصب safety alve ، لاين را توسط آب يا بخار كامل شستشو داد.

Safety valve بايد به گونه اي بر روي لاين نصب گردد كه كمترين نشتي بخار را داشته باشد وميعانات بخار دراين حالت در جهت خلاف جريان بخار ورودي به safety valve قرار نگيرند بعبارت ديگر بايد در هنگام نصب safety valve به اين نكته توجه داشت كه safety valve در بالاي لاين بخار نصب گردد.اگر safety valve در پائين لاين بخار نصب گردد ، بخارات تبديل به مايع شده ولاين ورودي به ولو را مي بندند.در شكلهاي زير نحوه نصب درست ونادرست يك safety valve نشان داده شده است.

 

 

تست SAFETY VALVS

در حالت كلي SAFETY VALVE ها   بوسيله هوا، آب وبخار تست مي شوند.

در اكثر اوقات safety valve ها را درهواتست مي كنند وفرايند تست آن به شرح ذيل مي باشد:

اگر توسط هوا تست صورت گيرد بايد در قسمت خروجي SAFETY VALVE كه توسط يك فلنجي بسته شده ، لوله اي به قطر 6mm (همانند شكل) تعبيه گرددوانتهاي اين لوله در درون ظرف آب شفافي قرار بگيرد.دقت گردد كه اين لوله بايد به مقدار 12.7mm در درون آب قرار بگيرد(همانند شكل).درحالت تست ، تعداد حبابهاي خروجي از قسمت اين لوله شمرده مي شود.

عموما براي safety valve ها كه درزير مقدار 70 bar g تنظيم مي گردند تعداد حبابها بايد برابر 20 حباب باشد.

مطلب شیر اطمینان توسط دوست عزیزمان آقای مهندس مجید یوسفی تهیه شده است :

http://yousefima.blogfa.com

|+|