تركيب صمام الأمان
نصائح تركيب مهمة، تشمل المناولة وظروف المنشأة وتكوين الأنابيب والعلامات واعتبارات الضوضاء.
إحكام المقعد
إحكام المقعد
إحكام المقعد هو اعتبار مهم عند اختيار وتركيب صمام الأمان، حيث لا يمكن أن يؤدي إلى فقدان مستمر للسائل في النظام، بل يمكن أن يسبب التسرب تدهور أسطح الختم، مما قد يؤدي إلى رفع مبكر للصمام. يتأثر إحكام المقعد بثلاثة عوامل رئيسية؛ أولاً بخصائص صمام الأمان، وثانيًا بتركيب صمام الأمان، وثالثًا بتشغيل صمام الأمان.
خصائص صمام الأمان
لكي يوفر الصمام المعدني المقعد إغلاقًا مقبولًا، تحتاج أسطح الختم إلى درجة عالية من الاستوية مع لمعان سطحي جيد جدًا. يجب أن يتحرك القرص على الساق ويجب ألا يسبب دليل الساق أي تأثيرات احتكاك غير لازمة. الأرقام النموذجية المطلوبة لإغلاق مقبول لصمام معدني المقعد هي 0.5 ميكرومتر لللمعان السطحي وشريطين ضوئيين للاستوية. بالإضافة إلى ذلك، لعمر خدمة معقول، يجب أن يكون للسطوح المتوافقة وختم مقاومة عالية للتآكل. على عكس صمامات العزل العادية، تكون قوة الإغلاق الصافية المؤثرة على القرص صغيرة نسبيًا، بسبب وجود فرق صغير فقط بين ضغط النظام المؤثر على القرص وقوة النابض المعارضة له. غالبًا ما تُستخدم الأختام المرنة أو المطاطية المُدمجة في أقراص الصمامات لتحسين الإغلاق، حيث تسمح ظروف النظام بذلك. يجب ملاحظة أن الختم الطري غالبًا ما يكون أكثر عرضة للتلف من المقعد المعدني.
تركيب صمام الأمان
يمكن أن يحدث تلف المقعد غالبًا عند رفع الصمام لأول مرة كجزء من إجراء تشغيل المنشأة العام، لأنه في كثير من الأحيان يكون هناك أوساخ وحطام في النظام. لضمان عدم مرور المواد الغريبة عبر الصمام، يجب شطف النظام قبل تركيب صمام الأمان ويجب تثبيت الصمام حيث لا تتجمع الأوساخ والحجارة والحطام.
من المهم أيضًا على تطبيقات البخار تقليل ميل التسرب بتركيب الصمام بحيث لا تتجمع المكثفات على الجانب الصاعد للقرص. يمكن تحقيق ذلك بتركيب صمام الأمان فوق أنبوب البخار كما هو موضح في الشكل 9.5.1.
عند تركيب صمامات الأمان تحت الأنبوب، يتكثف البخار ويملأ الأنبوب وبلل الجانب الصاعد من مقعد صمام الأمان. هذا النوع من التركيب لا يُوصى به لكنه موضح في الشكل 9.5.2 للرجوع.
أيضًا، من الضروري في جميع الأوقات ضمان أن الأنابيب المنبعية مُصرَّفة جيدًا بحيث لا يحدث الطغيان المنبعي (الذي يمكن أيضًا أن يُعزز التآكل والتسرب)، كما هو موضح في الشكل 9.5.3.
تشغيل صمام الأمان
يمكن أيضًا ملاحظة التسرب عندما يكون هناك أوساخ أو حجارة على سطح الجلوس. يحدث هذا عادة خلال الرفع الدوري المطلوب من شركات التأمين وبرامج الصيانة الدورية. الرفع الإضافي للرافعة سيُزيل أي أوساخ قد تكون على سطح الجلوس.
الغالبية العظمى من مشاكل تسرب مقعد صمام الأمان تحدث بعد التصنيع والاختبار الأولي. تنتج هذه المشاكل عادة عن تلف أثناء النقل، وأحيانًا نتيجة سوء الاستخدام والتلوث، أو بسبب تركيب رديء.
معظم معايير صمامات الأمان لا تتضمن معايير إغلاق مفصلة. بالنسبة لتلك التي تتضمن، تكون المتطلبات وإجراءات الاختبار الموصى بها عادة مبنية على معيار API 527، الذي يُستخدم عادة في صناعة صمامات الأمان.
إجراء اختبار الصمامات التي ضُبطت على الهواء يتضمن حجب جميع مسارات التسرب الثانوية، مع الحفاظ على الصمام عند 90% من ضغط الضبط على الهواء (انظر الشكل 9.5.4). يُوصَّل مخرج صمام الأمان بأنبوب بقطر داخلي 6 مم، وطرفه مُثبَّت على عمق 12.7 مم تحت سطح الماء في وعاء شفاف مناسب. يُقاس عدد الفقاعات المنبعثة من هذا الأنبوب في الدقيقة. لمعظم الصمامات المُضبطَّة تحت 70 بار ضغط معياري، معيار القبول هو 20 فقاعة في الدقيقة.
للصمامات المُضبطَّة على البخار أو الماء، يجب تقييم معدل التسرب باستخدام وسيلة الضبط المقابلة. بالنسبة للبخار، يجب ألا يكون هناك تسرب مرئي ملحوظ على خلفية سوداء لمدة دقيقة واحدة بعد فترة استقرار مدتها ثلاث دقائق. في حالة الماء، هناك بدل تسرب صغير، يعتمد على مساحة الفتحة، يبلغ 10 مل في الساعة لكل بوصة من القطر الاسمي للمدخل.
الإجراء المذكور أعلاه يستغرق وقتًا طويلاً، لذا من الشائع أن يستخدم المُصنِّعون اختبارًا بطرق بديلة، على سبيل المثال، باستخدام معدات قياس تدفق دقيقة مُعايَّرة وفقًا للمعايير المحددة في API 527.
في أي حال من الأحوال يجب عدم تطبيق أي حمولة إضافية على رافعة التسهيل ولا يجب تقييد الصمام لزيادة إحكام المقعد.
**سيؤثر هذا على خصائص التشغيل ويمكن أن يؤدي إلى فشل صمام الأمان في الارتفاع تحت ظروف الضغط الزائد. إذا كان مستوى تسرب المقعد غير مقبول، يمكن تجديد الصمام أو إصلاحه، لكن فقط من قبل أفراد معتمدين، يعملون بموافقة المُصنِّع، وباستخدام المعلومات المُقدمة من المُصنِّع.
قطع الغيار المُقدمة عادة تشمل النوابض والأقراص والفواعل والأختام المرنة والجوانات. العديد من الصمامات لديها حلقات مقعد غير قابلة للإزالة ويمكن أحيانًا إعادة تشكيلها وإعادة تلميعها في الجسم. ومع ذلك، من المهم الحفاظ على حجم فتحة المقعد تمامًا وفقًا للرسومات الأصلية حيث يمكن أن يُغير ذلك المساحة الفعالية ويؤثر لاحقًا على ضغط الضبط.
غير مقبول تلميع القرص مباشرة على المقعد في الجسم، حيث سيُنشأ شق على القرص يمنع إغلاقًا ثابتًا بعد الرفع.
في حالة صمامات الأختام المرنة، عادة يمكن استبدال الختم (الذي يكون عادة حلقة ‘O’ أو قرص) في مجموعة القرص.
إذا كان الحفاظ على موافقة هيئة مستقلة مطلوبًا، فمن الضروري أن يكون المُصلح عاملًا كوكيل معتمد من المُصنِّع. للصمامات المعتمدة من ASME، يجب أن يُعتمد المُصلح بشكل مستقل من المجلس الوطني ويُسمح له لاحقًا بتطبيق ختم ‘VR’، الذي يُشير إلى إصلاح الصمام.
العلامات
العلامات
عادة ما تكون معايير صمامات الأمان محددة جدًا بشأن المعلومات التي يجب أن يحملها الصمام. العلامات إلزامية على كل من الجسم، عادة مصبوب أو محفور، ولوحة الاسم، التي يجب أن تكون مُثبَّتة بإحكام على الصمام. ملخص عام للمعلومات المطلوبة مُدرج أدناه: على الجسم:
- تحديد الحجم.
- تحديد مادة الجسم.
- اسم المُصنِّع أو العلامة التجارية.
- سهم اتجاه التدفق. على لوحة التعريف:
- ضغط الضبط (بالبار ضغط معياري للصمامات الأوروبية ورطل/بوصة ضغط معياري لصمامات ASME).
- رقم المعيار ذي الصلة (أو ختم ASME ذي الصلة).
- مرجع طراز المُصنِّع.
- معامل التفريغ المُخفَّض أو السعة المعتمدة.
- مساحة التدفق.
- الارتفاع والضغط الزائد.
- تاريخ التصنيع أو الرقم المرجعي.
تُطبَّق ختم المجلس הלאומי لـ ASME كما يلي:
V صمامات تخفيف الأمان المعتمدة ASME I.
UV صمامات تخفيف الأمان المعتمدة ASME VIII.
UD أجهزة أقراص التمزق المعتمدة ASME VIII.
NV صمامات تخفيف الضغط المعتمدة ASME III.
VR مُصلح معتمد لصمامات تخفيف الضغط.
يُفصَّل الجدول 9.5.1 نظام العلامات المطلوب من TÜV ويُفصَّل الجدول 9.5.2 حروف مرجع السوائل.
التثبيت
التثبيت
صمامات الأمان هي أجهزة أمان دقيقة؛ تُضبط بتفاوتات دقيقة ولها أجزاء داخلية مُعالجة بدقة. هي عرضة للخلل والتعطُّل إذا عوملت بشكل خاطئ أو رُكِّبت بشكل غير صحيح. يجب نقل الصمامات بشكل عمودي إذا أمكن ويجب ألا تُحمل أو تُرفع أبدًا بالرافعة. بالإضافة إلى ذلك، يجب عدم إزالة السدادات الواقية ومُحَامِي الفلنجات حتى التركيب الفعلي. يجب أيضًا توخي الحذر أثناء نقل الصمام لتجنب تعرضه لصدمة مفرطة حيث يمكن أن يُسبب تلفًا داخليًا كبيرًا أو خللًا.
أنابيب المدخل
عند تصميم أنابيب المدخل، أحد الاعتبارات الرئيسية هو ضمان تقليل انخفاض الضغط في هذه الأنابيب. يوصي EN ISO 4126 بالحفاظ على انخفاض الضغط تحت 3% من ضغط الضبط عند التفريغ. حيث تُوصَّل صمامات الأمان باستخدام وصلات ‘قصيرة’ قصيرة، يجب أن تكون أنابيب المدخل بنفس حجم موصل مدخل صمام الأمان على الأقل. للخطوط الأكبر أو أي خط يتضمن انحناءات أو كوعات، يجب أن يكون فرع التوصيل بحجمين أنبوبين على الأقل أكبر من موصل مدخل صمام الأمان، عند هذه النقطة يُقلَّل الحجم إلى حجم مدخل صمام الأمان (انظر الشكل 9.5.5أ). فقدان الضغط المفرط يمكن أن يؤدي إلى ‘الرجفة’، التي قد تؤدي إلى انخفاض السعة وتلف أسطح الجلوس وأجزاء أخرى من الصمام. لتقليل فقدان الضغط في المدخل، يمكن تبني الطرق التالية:
- زيادة قطر الأنبوب. (انظر الشكل 9.5.5 (أ)).
- ضمان أن أي زوايا مُدورة بشكل مناسب. يوصي المعيار EN ISO 4126: الجزء 1 بأن يكون للزوايا نصف قطر لا يقل عن ربع الفتحة (انظر الشكل 9.5.5 (ب)).
- تقليل طول أنبوب المدخل.
- تركيب الصمام على بعد 8 إلى 10 أقطار أنبوب على الأقل من أي ‘Y’ مُتقارب أو مُتباعد، أو أي انحناء (انظر الشكل 9.5.5 (ج)).
- لا تقم أبدًا بتركيب فرع صمام الأمان مقابل فرع على الجانب الأقل من خط البخار.
- تجنب فروع السحب (مثل لعمليات أخرى) في أنابيب المدخل، حيث سيزيد ذلك من انخفاض الضغط.
يجب دائمًا تركيب صمامات الأمان بالغطاء عموديًا لأعلى. تركيب الصمام في أي اتجاه آخر يمكن أن يؤثر على خصائص الأداء.
تُنصَّح أيضًا إرشادات API Recommended Practice 520 بأنه يجب عدم تركيب صمام الأمان في نهاية أنبوب طويل أفقي لا يتدفق عبره عادة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تراكم المواد الغريبة أو المكثفات في الأنبوب، مما قد يُسبب تلفًا غير ضروري للصمام، أو يُعيق تشغيله.
أنابيب المخرج
هناك نوعان محتملان من نظام التفريغ – مفتوح ومغلق. النظام المفتوح يفرغ مباشرة إلى الغلاف الجوي بينما النظام المغلق يفرغ إلى مشعب مع صمامات أمان أخرى.
يُوصى بأن ترتفع أنابيب التفريغ لأنظمة البخار والغازات، بينما للسوائل يجب أن تنخفض. الأنابيب الأفقية يجب أن يكون لها ميل هابط لا يقل عن 1 في 100 بعيدًا عن الصمام لضمان أن أي تصريف يكون ذاتي التصريف. من المهم تصريف أي أنابيب تصريف صاعدة. الارتفاعات العمودية ستتطلب تصريفًا منفصلًا. ملاحظة: جميع نقاط تصريف النظام تخضع لنفس الاحتياطات، خاصة أن أداء الصمام يجب ألا يتأثر، ويجب تصريف أي سائل إلى موقع آمن.
من الضروري ضمان عدم تجمع السائل على الجانب المنبعي من صمام الأمان، حيث سيُضعف أداؤه ويُسبب تآكل النوابض والأجزاء الداخلية. العديد من صمامات الأمان توفر موصل تصريف جسم، إذا لم يُستخدم أو لم يُوفر، فيجب تركيب تصريف صغير القطر بالقرب من مخرج الصمام (انظر الشكل 9.5.3).
من المخاوف الرئيسية في الأنظمة المغلقة هو انخفاض الضغط أو الضغط الخلفي المتراكم في نظام التفريغ. كما ذُكر في الوحدة 9.2، يمكن أن يؤثر هذا بشكل كبير على أداء صمام الأمان. ينص المعيار EN ISO 4126: الجزء 1 على أن انخفاض الضغط يجب الحفاظ عليه تحت 10% من ضغط الضبط. لتحقيق ذلك، يمكن تحجيم أنبوب التفريغ باستخدام المعادلة 9.5.1.
يؤخذ الضغط (P) كأقصى انخفاض مسموح به للضغط وفقًا للمعيار ذي الصلة. في حالة EN ISO 4126: الجزء 1، سيكون هذا 10% من ضغط الضبط ويؤخذ vg عند هذا الضغط.
مثال 9.5.1
احسب القطر الاسمي لأنابيب التفريغ لصمام أمان مطلوب لتفريغ 1000 كجم/ساعة من البخار المشبع؛ بالنظر إلى أن البخار سُيفرَغ إلى خزان مُهواة عبر أنابيب ذات طول مكافئ يبلغ 25 م. ضغط الضبط لصمام الأمان 10 بار ضغط معياري والضغط الخلفي المقبول 10% من ضغط الضبط. (افترض صفر انخفاض ضغط على طول فتحة الخزان).
الإجابة: إذا سُمح بحد أقصى 10% ضغط خلفي، فإن الضغط المقياسي عند مخرج صمام الأمان سيكون:
لذلك، يجب أن يكون للأنابيب المُوصَّلة بمخرج صمام الأمان قطر داخلي لا يقل عن 54 مم. مع أنبوب schedule 40، سيتطلب هذا أنبوب DN65.
إذا لم يكن ممكنًا تقليل الضغط الخلفي تحت 10% من ضغط الضبط، يجب استخدام صمام أمان مُوازَن.
تتطلب صمامات الأمان المُوازَنة تهوية أغطيتها إلى الغلاف الجوي. في حالة نوع البالون المتوازن، لن يكون هناك تصريف للسائل، لذا يمكن تهويتها مباشرة إلى الغلاف الجوي. الاعتبار التصميمي الرئيسي هو ضمان عدم انسداد هذه التهوية، على سبيل المثال، بالمواد الغريبة أو الجليد. مع نوع المكبس المتوازن، يجب مراعاة أن السائل قد يُفرَغ عبر تهوية الغطاء. إذا كان التفريغ إلى نظام مضغوط، يجب أن تكون التهوية مُحجَّمة بشكل مناسب، بحيث لا يوجد ضغط خلفي فوق المكبس.
صمامات الأمان المُثبَّتة خارج مبنى للتفريغ مباشرة إلى الغلاف الجوي يجب تغطيتها بغطاء. يسمح الغطاء بتفريغ السائل، لكن يمنع تراكم الأوساخ والحطام في أنابيب التفريغ، التي قد تؤثر على الضغط الخلفي. يجب تصميم الغطاء أيضًا بحيث لا يؤثر هو أيضًا على الضغط الخلفي.
المشعبات
يجب تحجيم المشعبات بحيث في أسوأ حالة (أي عندما تفرغ جميع صمامات المشعب)، تكون الأنابيب كبيرة بما يكفي للتعامل دون إنشاء مستويات غير مقبولة من الضغط الخلفي. من الأفضل زيادة حجم المشعب مع دخول كل مخرج صمام، ويجب أن تدخل هذه الوصلات المشعب بزاوية لا تزيد عن 45° عن اتجاه التدفق (انظر الشكل 9.5.6). يجب أيضًا تأمين المشعب وتصريفه بشكل صحيح حيث يلزم.
لتطبيقات البخار، لا يُوصى عمومًا باستخدام المشعبات، لكن يمكن استخدامها إذا أُعطيت جميع جوانب التصميم والتركيب اعتبارًا مناسبًا.
قوى التفاعل عند التفريغ
في الأنظمة المفتوحة، يجب إعطاء اعتبار دقيق لتأثيرات قوى التفاعل المُنشأة في نظام التفريغ عند رفع الصمام. في هذه الأنظمة، سيكون هناك قوة محصلة كبيرة تعمل في الاتجاه المعاكس لاتجاه التفريغ. من المهم منع تحميل مفرط على الصمام أو موصل المدخل من قوى التفاعل هذه، حيث يمكن أن تُسبب تلفًا في أنابيب المدخل. يمكن حساب مقدار قوى التفاعل باستخدام الصيغة في المعادلة 9.5.2:
عادة ما تكون قوى التفاعل صغيرة لصمامات الأمان ذات القطر الاسمي أقل من 75 مم، لكن صمامات الأمان الأكبر من ذلك عادة لديها فلانجات تثبيت لشريط رد الفعل على الجسم لتأمين الصمام.
هذه قوى التفاعل عادة مُهملة في الأنظمة المغلقة، ويمكن تجاهلها بغض النظر عن مقدار قوى التفاعل، يجب عدم الاعتماد على صمام الأمان نفسه لدعم أنابيب التفريغ ويجب توفير دعم لمقاومة وزن أنابيب التفريغ. يجب وضع هذا الدعم بالقرب من المحور المركزي لأنبوب التهوية قدر الإمكان (انظر الشكل 9.5.7).
الأرقام 9.5.8 و9.5.9 تُظهر تركيبات نموذجية لصمامات الأمان لكل من الأنظمة المفتوحة والمغلقة.
صمامات التحويل
تُتيح صمامات التحويل (انظر الشكل 9.5.10) تركيب صمامين جنبًا إلى جنب، أحدهما في الخدمة والآخر معزول. هذا يعني أنه يمكن إجراء الصيانة الدورية دون انقطاع في الخدمة أو الوعاء المحمي. صُممت صمامات التحويل بطريقة تجعل مساحة المرور لا تُقيَّد أبدًا عند تشغيلها.
يمكن أيضًا استخدام صمامات التحويل لتوصيل مخارج صمامات الأمان بحيث لا يلزم تكرار أنابيب التفريغ. يجب تحديد وتحريك حركة صمامات التحويل المدخلة والمخرجة بشكل متزامن لأسباب السلامة. هذا عادة بسلسلة نقل تربط كلا العجلتين اليدويتين.
يجب مراعاة فقدان الضغط الناتج عن صمام التحويل عند تأسيس انخفاض ضغط مدخل صمام الأمان، الذي يجب تحديده إلى 3% من ضغط الضبط.
انبعاث الضوضاء
انبعاث الضوضاء
على الرغم من أن التفريغ من صمام الأمان لا يجب أن يحدث بشكل متكرر، إذا حدث، يمكن أن تكون الضوضاء المُنشأة كبيرة غالبًا. لذلك من الضروري تحديد مستوى الصوت لصمامات الأمان لضمان عدم تجاوز مستويات لوائح الصحة والسلامة ذات الصلة.
بافتراض تفريغ فوهة تدفق صوتي، يمكن حساب قيمة تقريبية لمستوى الصوت، LP، بالديسيبل عند مخرج الفلنج باستخدام الصيغة المعطاة في المعادلة 9.5.3 (المصدر API 521).
هناك عدة طرق لتقليل مستوى الضوضاء، أبسطها استخدام أنابيب تصريف أكبر قطر، أو عزل أنبوب التصريف (ومع ذلك، يجب عدم عزل الصمام). يُسمح أيضًا باستخدام مُخمِّد في الحالات القصوى، وفي هذه الحالة يجب أخذ أي ضغط خلفي مُنشأ بعين الاعتبار.