Varoventtiili - Safety valve

DN250-turvaventtiilit

Varoventtiili on venttiili , joka toimii vikaantuessa turvallinen . Esimerkki turvaventtiilistä on paineenrajoitusventtiili (PRV), joka vapauttaa aineen automaattisesti kattilasta , paineastiasta tai muusta järjestelmästä , kun paine tai lämpötila ylittää esiasetetut rajat. Pilottikäyttöiset yliventtiilit ovat erikoistyyppinen paineen turvaventtiili. Vuototiivis, halvempi, yksittäinen hätäkäyttövaihtoehto olisi murtolevy .

Varoventtiilit kehitettiin ensin käytettäväksi höyrykattiloissa teollisen vallankumouksen aikana . Varhaiset ilman niitä toimivat kattilat olivat alttiita räjähdykselle, ellei niitä käytetä huolellisesti.

Tyhjiövaroventtiilejä (tai yhdistettyjä paine-/tyhjiövaroventtiilejä) käytetään estämään säiliön romahtaminen tyhjennyksen aikana tai kun kylmää huuhteluvettä käytetään kuuman CIP (puhdas paikalla) tai SIP (sterilointi sisään) jälkeen paikka). Kun tyhjiövaroventtiiliä mitoitetaan, laskentamenetelmää ei ole määritelty missään normissa, etenkään kuuman CIP / kylmän veden skenaariossa, mutta jotkut valmistajat ovat kehittäneet mitoitussimulaatioita.

Toiminto ja muotoilu

Poikkileikkaus on verrannollinen-varoventtiili

Varhaisin ja yksinkertaisin turvaventtiili käytettiin 1679 -höyrykeittimessä ja käytti painoa höyrynpaineen pitämiseen (tätä mallia käytetään edelleen yleisesti painekattioissa ); näitä kuitenkin voitiin helposti peukaloida tai vapauttaa vahingossa. On Stockton ja Darlingtonin Railway , varoventtiili taipumus mennä pois päältä moottorin osui kolahtaa radalla. Venttiili vähemmän herkkä äkillinen kiihtyvyyksiä käytetään jousi sisältää höyryn paine, mutta nämä (perustuu Salter jousivaa'alla ) voitaisiin edelleen ruuvata lisäämään painetta pidemmäksi rajoissa. Tätä vaarallista käytäntöä käytettiin joskus hieman höyrykoneen suorituskyvyn parantamiseen. Vuonna 1856 John Ramsbottom keksi väärentämisen estävän jousiventtiilin, josta tuli yleinen rautateillä. Ramsbottom-venttiili koostui kahdesta tulpatyyppisestä venttiilistä, jotka on liitetty toisiinsa jousikuormitteisella kääntövarrella, ja yksi venttiilielementti kääntöpuolen kummallakin puolella. Mikä tahansa säätö, joka tehdään yhteen venttiilistä sen käyttöpaineen lisäämiseksi, nostaisi toisen venttiilin istuimelta riippumatta säätöyrityksestä. Varren kääntöpiste ei ollut symmetrisesti venttiilien välissä, joten jousen kiristäminen aiheuttaisi yhden venttiilin nousun. Vain poistamalla ja purkamalla koko venttiilikokoonpanon sen käyttöpainetta voidaan säätää, mikä tekee mahdottomaksi veturin miehistön "sitomisen" pois. Kääntyvä varsi laajennettiin yleisesti kahvan muotoon ja syötettiin takaisin veturin ohjaamoon, jolloin miehistöt voivat "kallistaa" molemmat venttiilit istuimiltaan varmistaakseen, että ne oli asetettu ja toimivat oikein.

Turvaventtiilejä kehitettiin myös suojaamaan laitteita, kuten paineastiat (poltetut tai ei) ja lämmönvaihtimet . Termi varoventtiili tulisi rajoittaa puristuviin nesteisiin (kaasu, höyry tai höyry).

Kaksi yleistä teollisuudessa esiintyvää suojaustapaa ovat lämpösuojaus ja virtaussuoja .

Nestepakattujen säiliöiden lämmönpoistoventtiileille on yleensä ominaista suhteellisen pieni venttiilin koko, joka tarvitaan suojaamaan lämpölaajenemisen aiheuttamalta ylipaineelta. Tässä tapauksessa pieni venttiili riittää, koska useimmat nesteet ovat lähes kokoonpuristumattomia, ja siten suhteellisen pieni määrä nestettä, joka poistuu yliventtiilin kautta, johtaa merkittävään paineen laskuun.

Virtaussuojalle on tunnusomaista varoventtiilit, jotka ovat huomattavasti suurempia kuin lämpösuojaksi asennetut. Ne on yleensä mitoitettu käytettäväksi tilanteissa, joissa merkittävä määrä kaasua tai suuria määriä nestettä on tyhjennettävä nopeasti astian tai putkilinjan eheyden suojaamiseksi. Tämä suoja voidaan vaihtoehtoisesti saavuttaa asentamalla erittäin eheä painesuojajärjestelmä (HIPPS).

Teknisiä termejä

On öljynjalostuksen , petrokemian , kemianteollisuudessa , maakaasun käsittely , sähköntuotanto , ruokaa, juomaa, kosmetiikka- ja lääketeollisuudessa, termi varoventtiili liittyy ehtojen paineenalennusventtiilin (PRV), varoventtiilin (PSV) ja helpotus venttiili . Yleinen termi on paineenrajoitusventtiili (PRV) tai paineen varoventtiili (PSV). PRV ja PSV eivät ole sama asia, vaikka monet ajattelevat; ero on siinä, että PSV -laitteissa on manuaalinen vipu venttiilin avaamiseksi hätätilanteessa.

  • Varoventtiili (RV): automaattinen järjestelmä, joka käynnistyy nesteellä täytetyn astian staattisen paineen avulla. Se avautuu erityisesti suhteellisesti paineen kasvaessa.
  • Varoventtiili (SV): automaattinen järjestelmä, joka vapauttaa kaasun staattisen paineen. Se avautuu yleensä kokonaan, ja siihen kuuluu popping -ääni.
  • Varoventtiili (SRV): automaattinen järjestelmä, joka poistaa staattisen paineen sekä kaasulle että nesteelle.
  • Pilottikäyttöinen turvaventtiili (POSRV): automaattinen järjestelmä, joka vapautuu ohjaajan kauko-ohjauksesta ja johon on liitetty staattinen paine (laitteista suojattavaksi).
  • Matalapaineinen turvaventtiili (LPSV): automaattinen järjestelmä, joka vähentää staattista painetta kaasulle. Käytetään, kun astian paineen ja ympäristön ilmanpaineen välinen ero on pieni.
  • Tyhjiöpaineen turvaventtiili (VPSV): automaattinen järjestelmä, joka vähentää kaasun staattista painetta. Käytetään, kun paine -ero säiliön paineen ja ympäristön paineen välillä on pieni, negatiivinen ja lähellä ilmakehän painetta.
  • Alipaine- ja tyhjiöpainevaroventtiili (LVPSV): automaattinen järjestelmä, joka vähentää kaasun staattista painetta. Käytetään, kun paine -ero on pieni, negatiivinen tai positiivinen ja lähellä ilmakehän painetta.

RV, SV ja SRV ovat jousikäyttöisiä (jopa jousikuormitteisia). LPSV ja VPSV ovat jousikäyttöisiä tai kuormitettuja.

Lakisääteiset ja säännöstövaatimukset teollisuudessa

Useimmissa maissa teollisuuden on lakisääteisesti suojeltava paineastioita ja muita laitteita yliventtiileillä. Lisäksi useimmissa maissa on noudatettava laitteiden suunnittelukoodeja, kuten ASME: n , API: n ja muiden organisaatioiden, kuten ISO (ISO 4126), toimittamia. Näihin koodeihin sisältyvät yliventtiilien suunnittelustandardit ja aikataulut määräaikaistarkastukselle ja testaukselle sen jälkeen, kun yrityksen insinööri on poistanut venttiilit.

Nykyään elintarvike-, juoma-, kosmetiikka-, lääke- ja hienokemikaaliteollisuus vaativat hygieenisiä turvaventtiilejä, jotka ovat täysin tyhjennettäviä ja puhdistettavia. Useimmat ovat ruostumatonta terästä; hygienianormit ovat pääasiassa 3A Yhdysvalloissa ja EHEDG Euroopassa.

Varoventtiilin kehittäminen

Kuormanvipuventtiilit

Vipuvarren turvaventtiili kaukolämpöasemalla ennen remonttia. Budapest

Ensimmäinen varoventtiili keksi Denis Papin hänen höyryä keittimessä , varhainen painekeitin sijaan moottori. Vivun kautta toimiva paino piti höyryastian pyöreää tulppaventtiiliä alhaalla. Käyttämällä " teräspuomin " vipua tarvittiin pienempi paino, ja myös painetta voitiin helposti säätää liu'uttamalla samaa painoa edestakaisin pitkin vipua. Papin säilytti saman mallin 1707 -höyrypumpulleen. Varhaisia ​​varoventtiilejä pidettiin yhtenä moottorin ohjaimista, ja ne vaativat jatkuvaa huomiota moottorin kuormituksen mukaan. Kuuluisassa varhaisessa Greenwichin räjähdyksessä vuonna 1803 yksi Trevithickin korkeapaineisista paikallaan olevista moottoreista räjähti, kun poika, joka oli koulutettu käyttämään moottoria, jätti sen ankeriaita pyytämään joessa vapauttamatta ensin turvaventtiiliä työkuormastaan. Vuoteen 1806 mennessä Trevithick oli asentanut parit turvaventtiilejä, yhden ulkoisen venttiilin kuljettajan säätämistä varten ja yhden tiivistetyn kattilan sisälle kiinteällä painolla. Tätä ei voitu säätää ja se vapautettiin korkeammalla paineella turvallisuuden takaamiseksi.

Käytettäessä vetureissa nämä venttiilit kolisevat ja vuotavat vapauttaen lähes jatkuvia höyryjä.

Suoratoimiset kantaventtiilit

Vaikka vivun varoventtiili oli kätevä, se oli liian herkkä höyryveturin liikkeelle. Varhaiset höyryveturit käyttivät siksi yksinkertaisempaa painojen järjestelyä suoraan venttiilin päälle. Tämä vaati pienemmän venttiilialueen, jotta paino pysyisi hallinnassa, mikä osoittautui joskus riittämättömäksi poistamaan valvomattoman kattilan paine, mikä johti räjähdyksiin . Vielä suurempi vaara oli se, että tällainen venttiili oli helppo sitoa, jotta moottorin paine ja siten teho nousisivat ja räjähdysvaara lisääntyisi.

Vaikka höyryvetureilla oli lyhyt käyttöikä turvaventtiileillä, ne pysyivät käytössä kiinteissä kattiloissa niin kauan kuin höyryteho säilyi.

Suorat jousiventtiilit

Veturi planeetta (1830), jossa on messinki-cased suora jousiventtiili

Painotetut venttiilit olivat herkkiä pomppimaan varhaisten vetureiden karkealta ajamiselta. Yksi ratkaisu oli käyttää kevyttä jousta painon sijaan. Tämä oli Timothy Hackworthin keksintö hänen Royal George -kirjassaan 1828. Kauden rajallisen metallurgian vuoksi Hackworthin ensimmäiset jousiventtiilit käyttivät harmonikan kaltaista monilehtijousipinoa .

Näitä suoratoimisia jousiventtiilejä voidaan säätää kiristämällä jousen pidättävät mutterit. Peukaloinnin välttämiseksi ne peitettiin usein korkeisiin messinkikoteloihin, jotka myös poistivat höyryn pois veturimiehistöstä.

Salter -jousen tasausventtiilit

Salter -jousitasapaino
Phoenix (1840) kahdella Salter -jousitasausventtiilillä

Salter Kierrejousi jousivaa'alla punnitukseen, oli ensimmäinen ja tapahtui Britanniassa noin 1770. Tämä käytetty äskettäin kehitetty jousiterästen tehdä tehokas, mutta pienikokoinen keväällä yhtenä kappaleena. Jälleen kerran vipumekanismin avulla tällainen jousitasapaino voidaan kohdistaa kattilan turvaventtiilin huomattavaan voimaan.

Jousitasapainoventtiili toimi myös painemittarina. Tästä oli hyötyä, koska aiemmat painemittarit olivat raskaita elohopean manometrejä ja Bourdon -mittaria ei ollut vielä keksitty.

Lukittavat venttiilit

Vaara, että palomiehet sitovat turvaventtiilin, säilyi. Tätä kannusti se, että ne varustettiin helposti säädettävillä siipimuttereilla, ja käytäntö kattilan käyttöpaineen säätämisestä varoventtiilin kautta oli hyväksytty käyttäytyminen pitkälle 1850 -luvulle. Myöhemmin oli tavallista, että Salter -venttiilit asennettiin pareittain, joista toinen oli säädettävissä ja usein kalibroitu käytettäväksi mittarina, ja toinen suljettiin lukitun kannen sisään väärentämisen estämiseksi.

Parilliset jousitasausventtiilit

Parilliset venttiilit säädettiin usein myös hieman eri paineisiin, pieni venttiili säätötoimenpiteenä ja lukittava venttiili tehtiin suuremmiksi ja asetettiin pysyvästi korkeampaan paineeseen turvana. Joitakin malleja, kuten yksi Sinclair varten Itä Counties Railway vuonna 1859, oli venttiili keväällä paineasteikkoa takana kupoli, kasvot ohjaamoon päin, ja lukita venttiilin ennen kupoli, ulottumattomissa häiriöitä.

Ramsbottom -turvaventtiilit

U-muotoinen Ramsbottom-turvaventtiili
Ramsbottom venttiilit malliin vetokoneen

Vuonna 1855 John Ramsbottom , myöhemmin LNWR: n veturien päällikkö , kuvasi uudenlaista turvaventtiiliä, jonka tarkoituksena oli parantaa luotettavuutta ja erityisesti olla väärentämisenkestävä. Käytettiin paria tulppaventtiilejä, joita pidettiin alhaalla niiden välillä olevalla yhteisellä jousikuormitteisella vivulla, jossa oli yksi keskijousi. Tätä vipua laajennettiin tyypillisesti taaksepäin, ja se ulottui usein ohjaamoon varhaisissa vetureissa. Sen sijaan, että Ramsbottomin venttiili rohkaisi palomiestä käyttämään jousivipua, tämä kannusti sitä. Vivun keinuminen vapautti venttiilit vuorotellen ja tarkisti, ettei kumpikaan tartu paikalleen. Vaikka palomies piti vipua alhaalla ja lisäsi takaventtiilin voimaa, vastaavasti voima väheni eteenpäin.

Erilaisia ​​Ramsbottom -venttiilejä valmistettiin. Jotkut olivat erillisiä varusteita kattilaan erillisten läpiviennien kautta. Toiset sisältyivät U-muotoiseen koteloon, joka oli kiinnitetty yhteen kattilan kuoren aukkoon. Kun kattilan halkaisija kasvoi, jotkut muodot asetettiin jopa kattilan kuoren sisään, jouset sijoitettiin syvennykseen ja vain venttiilit ja tasapainovipu ulkonevat ulkopuolelta. Näillä oli ilmeisiä haittoja helpon ylläpidon kannalta.

GB 1299  1299: 7. kesäkuuta 1855: Varoventtiilit, höyrykattiloiden syöttölaitteet.

Ramsbottom -tyypin haittana oli sen monimutkaisuus. Huono huolto tai jousen ja venttiilien välisen liitoksen väärä asennus voi johtaa venttiiliin, joka ei enää aukea kunnolla paineen alaisena. Venttiilit voivat olla paikallaan istuimia vasten, eivätkä ne voi avata tai, mikä vielä pahempaa, sallia venttiilin avautumisen, mutta eivät riitä tuulettamaan riittävästi höyryä, joten se ei ole ilmeinen ja havaittavissa oleva vika. Juuri tällainen väärinkokoonpano johti kuolettavaan kattilaräjähdykseen vuonna 1909 Cardiffissa Rhymneyn rautatiellä , vaikka kattila oli melkein uusi, vain kahdeksan kuukauden ikäinen.

Naylor venttiili

Naylor -venttiilit otettiin käyttöön noin vuonna 1866. Kellokammio pienensijousen jännitystä (prosentuaalinen jatke) ja säilytti siten tasaisemman voiman. L&Y & NER käytti niitä.

"Pop" venttiilit

Ross pop venttiili, Tornado

Kaikki edelliset turvaventtiilimallit avautuivat vähitellen ja niillä oli taipumus vuotaa "höyhen" höyryä lähestyessään "puhallusta", vaikka se oli alle paineen. Kun ne avattiin, he tekivät sen aluksi myös osittain eivätkä poistaneet höyryä nopeasti, ennen kuin kattila oli ylipaineinen.

Kansi The Pop Valve , amerikkalaisen armeijan Transportation Corpsin itse julkaisema aikakauslehti Ranskassa ensimmäisen maailmansodan aikana

Nopeasti avautuva "pop" -venttiili oli ratkaisu tähän. Niiden rakenne oli yksinkertainen: olemassa oleva pyöreä tulppaventtiili muutettiin ylösalaisin "silinterin" muotoon, ja sen ylähalkaisija oli suurentunut. Ne sovitettiin porrastetulle istuimelle, jonka halkaisija oli kaksi sopivaa. Suljettuna höyrynpaine vaikutti vain silinterin kruunuun, ja jousivoima tasapainotti sen. Kun venttiili avautui hieman, höyry pääsi alemman istuimen ohi ja alkoi toimia isommalla reunalla. Tämä suurempi alue hukkasi jousivoiman ja venttiili lensi täysin auki "ponnahduksella". Läpäisevä höyry tällä suuremmalla halkaisijalla piti myös venttiiliä auki, kunnes paine oli laskenut alle sen, jossa se alun perin avautui, mikä tarjosi hystereesin .

Nämä venttiilit osuivat samaan aikaan polttamiskäyttäytymisen muutoksen kanssa. Sen sijaan, että palomuurit olisivat osoittaneet miehekkyyttään näyttämällä aina höyhen venttiilissä, palomiehet yrittivät nyt välttää meluisia räjähdyksiä etenkin asemien ympärillä tai suuren aseman suuren katon alla. Tämä tapahtui enimmäkseen asemapäälliköiden käskystä, mutta palomiehet ymmärsivät myös, että kaikki paisuntaventtiilin läpi puhaltaminen tuhlasi useita kiloja kattilan painetta; arviolta 20 psi menetetty ja 16 lbs tai enemmän kaivettua hiiltä.

Pop -venttiilit, jotka on johdettu Adamsin vuoden 1873 patenttisuunnitelmasta, laajennetulla huulilla. RL Rossin venttiilit patentoitiin vuosina 1902 ja 1904. Ne olivat aluksi suositumpia Amerikassa, mutta yleisiä 1920 -luvulta lähtien.

GWR -turvaventtiilin kansi

Vaikka turvaventtiilien päällä olevat näyttävät kiillotetut messinkisuojukset olivat olleet höyryvetureiden ominaisuus Stephensonin ajoista lähtien, ainoa rautatie, joka säilytti tämän perinteen pop-venttiilien aikakaudella, oli GWR , jossa on erottuva kartiomainen messinkinen turvaventtiilikoppa ja kuparipäällysteiset savupiiput.

Marine- ja Cockburn-korkeanostoturvaventtiilit

Kehitys korkean paineen veden tuliputkikattilat varten meren käyttöä lisätty lisää vaatimuksia varoventtiilillä. Näiden suurten kattiloiden suuren höyryntuotantokapasiteetin poistamiseksi tarvittiin suuremman kapasiteetin venttiilejä. Kun venttiilien voima kasvoi, ongelma jousen lisääntyneestä jäykkyydestä sen kuormituksen kasvaessa (kuten Naylor -venttiili ) tuli kriittisemmäksi. Venttiilin höyhenen vähentämisen tarve tuli entistä tärkeämmäksi korkeapainekattiloissa, koska tämä edusti sekä tislatun syöttöveden menetystä että venttiilipesien hankausta, mikä johti kulumiseen.

Korkeahissiset varoventtiilit ovat suoraan kuormitettuja jousityyppejä, vaikka jousi ei kanna suoraan venttiilistä, vaan ohjaussauvaventtiilin varresta. Venttiili on varren pohjan alla, jousi lepää laipalla jonkin korkeuden yläpuolella. Suurempi tila venttiilin ja jousipesän välillä mahdollistaa venttiilin nousemisen korkeammalle ja kauemmas istukasta. Tämä antaa venttiilin läpi höyryvirtauksen, joka vastaa puolitoista tai kaksi kertaa suurempaa venttiiliä (yksityiskohtaisesta suunnittelusta riippuen).

Cockburn Improved High Lift -rakenteessa on samanlaisia ​​ominaisuuksia kuin Ross -pop -tyypissä. Pakokaasu jää osittain loukkuun ulospääsyään ja vaikuttaa jousipesän pohjaan lisäämällä venttiilin nostovoimaa ja pitämällä venttiiliä edelleen auki.

Virtauksen optimoimiseksi tietyn venttiilin halkaisijan läpi käytetään täysreikäistä rakennetta. Tällä on servotoiminto , jossa höyry sallitaan kapean ohjauskanavan läpi, jos se kulkee pienen säätöventtiilin läpi. Tätä höyryä ei käytetä, vaan se johdetaan männään, jota käytetään pääventtiilin avaamiseen.

On olemassa PSV: ksi tunnettuja varoventtiilejä, jotka voidaan liittää painemittariin (yleensä 1/2 "BSP -liittimellä) .Näiden avulla voidaan käyttää painekestävyyttä, joka rajoittaa mittariputkeen kohdistuvaa painetta, mikä estää ylikuormituksen jos mittariin on ruiskutettu aine, jos se on ylipaineinen, se ohjataan turvaventtiilin putken läpi ja ajetaan pois mittarista.

Tyypit

Höyryveturi nro 46229, Hamiltonin herttuatar nostaa kattilan turvaventtiilin kuljetettuaan Welsh Marches Pullmanin peruskirjan.

On olemassa laaja valikoima varoventtiilejä, joilla on monia erilaisia ​​sovelluksia ja suorituskykykriteerejä eri alueilla. Lisäksi kansalliset standardit on asetettu monenlaisille varoventtiileille.

Yhdysvallat

Euroopan unioni

Eurooppalainen standardihöyrykattilan varoventtiili
  • ISO 4126 (harmonisoitu Euroopan unionin direktiivien kanssa)
  • EN 764-7 (entinen CEN-standardi, yhdenmukaistettu Euroopan unionin direktiivien kanssa, korvattu standardilla EN ISO 4126-1)
  • AD Merkblatt (saksa)
  • PED 97/23/CE (painelaitedirektiivi - Euroopan unioni)

Vedenlämmittimet

Lämpö- ja painevaroventtiili vedenlämmittimessä.

Varoventtiilit vaaditaan vedenlämmittimissä , joissa ne estävät katastrofin tietyissä kokoonpanoissa, jos termostaatti epäonnistuu. Tällaista venttiiliä kutsutaan joskus nimellä "T&P -venttiili" (lämpötila- ja paineventtiili). Vanhoissa vedenlämmittimissä, joissa ei ole tätä laitetta, esiintyy edelleen satunnaisia, näyttäviä vikoja. Talot voidaan tasoittaa räjähdyksen voimalla.

Painekeitin

Painekattilat ovat keittoastioita, joissa on paineenkestävä kansi. Paineessa kypsentäminen antaa lämpötilan nousta veden normaalin kiehumispisteen (100 astetta merenpinnan yläpuolella ) yläpuolelle , mikä nopeuttaa kypsennystä ja tekee siitä perusteellisemman.

Painekattilassa on yleensä kaksi turvaventtiiliä räjähdysten estämiseksi. Vanhemmissa malleissa yksi on suutin, jonka päällä on paino. Toinen on suljettu kumi- raksi , joka ruiskutetaan hallitusti räjähdys, jos ensimmäinen venttiili tukkeutuu. Jos uuden sukupolven painekattilassa höyrynpoistoaukko tukkeutuu, turvajousi poistaa ylipaineen ja jos se epäonnistuu, tiiviste laajenee ja vapauttaa ylipaineen alaspäin kannen ja pannun välistä. Lisäksi uudemman sukupolven painekeittimissä on turvalukitus, joka lukitsee kannen, kun sisäinen paine ylittää ilmakehän paineen, jotta vältetään onnettomuudet, jotka aiheutuvat äkillisestä erittäin kuuman höyryn, ruoan ja nesteen vapautumisesta, mikä tapahtuisi, jos kansi poistettaisiin pannulla on edelleen hieman paineistettu sisältä (kansi on kuitenkin erittäin vaikea tai mahdoton avata, kun astia on edelleen paineistettu).

Termiä varoventtiili käytetään myös vertauskuvallisesti .

Katso myös

Huomautuksia

Viitteet

Ulkoiset linkit