کاهش فشار بویلر: راهنمای عملی برای شیرهای ایمنی و تعمیر و نگهداری بویلر

یک اپراتور کارخانه، درست پس از شروع یک دیگ بخار گرمای اتلاف، یک تخلیه ناگهانی از خط تخلیه درام بخار را می شنود. بخار بیرون می‌آید، صفحه کنترل بالا رفتن فشار را به سمت حداکثر فشار کاری مجاز نشان می‌دهد و کسی می‌پرسد که آیا می‌توان سیستم را سریع راه‌اندازی کرد یا خیر. در سیستم دیگ بخار صنعتی، کاهش فشار دیگ بخار یک سوپاپ نیست که سالی یک بار چک شود. این یک عملکرد حفاظتی است که باید همراه با مخزن تحت فشار محاسبه، نصب و تأیید شود. شیر تسکین آخرین وسیله بین یک رویداد فشار بیش از حد و آسیب جدی به دیگ بخار، شبکه بخار متصل یا پرسنل مجاور است. تجربه ما به‌عنوان تولیدکننده تجهیزات بازیابی حرارت صنعتی بارها نشان داده است که بیشتر مشکلات میدانی به سیستم اطراف شیر بازمی‌گردد: خروجی‌های مسدود شده، کنترل‌های ناموفق، اندازه‌گیری نادرست یا نگهداری ضعیف. این مقاله نحوه عملکرد کاهش فشار دیگ بخار، نحوه انتخاب و تنظیم سوپاپ ها و آنچه تیم های کارخانه باید قبل از تکیه بر خط دفاعی نهایی انجام دهند، توضیح می دهد.

کاهش فشار بویلر چه می کند و چرا نمی توان آن را نادیده گرفت

کاهش فشار بویلر فرآیندی است که در آن یک دستگاه کاهش فشار دیگ بخار را از بیش از حد مجاز فشار کاری (MAWP) محافظت می کند. هنگامی که فشار سیستم به نقطه تنظیم سوپاپ می‌رسد، شیر باز می‌شود، بخار اضافی یا آب داغ را تخلیه می‌کند و پس از کاهش فشار به سطح ایمن، دوباره در جای خود قرار می‌گیرد. این یک عملکرد تنظیم فشار کنترل شده نیست. این یک واکنش اضطراری است.

مهندسان و تیم‌های خرید اغلب از اصطلاحات شیر ​​اطمینان، شیر تسکین و شیر اطمینان استفاده می‌کنند که گویی قابل تعویض هستند. تمایز مهم است زیرا شیر باید مشخصه باز شدن مورد نیاز برای سیالی که اداره می کند را ایجاد کند. یک سوپاپ اطمینان با یک حرکت پاپ به سرعت باز می شود و برای سرویس بخار یا هوا در نظر گرفته شده است. یک شیر تسکین به تدریج متناسب با فشار باز می شود و معمولاً در سرویس مایع استفاده می شود. یک شیر ایمنی می تواند بخار یا مایع را مدیریت کند.

برای یک دیگ بخار، عملکرد کاهش فشار معمولاً باید از یک شیر اطمینان مجاز ASME باشد. دیگ آب گرم نیاز به شیر تخلیه دارد. یک کشتی فرآیند صنعتی ممکن است از شیر ایمنی استفاده کند. استفاده از نوع نادرست باعث پچ پچ، کاهش ظرفیت و بازرسی ناموفق می شود.

داخل دریچه: کاهش فشار بویلر چگونه کار می کند

رایج ترین دستگاه کاهش فشار دیگ بخار، شیر اطمینان مستقیم با فنر است. فنر یک دیسک سخت شده را روی صندلی نگه می دارد. هنگامی که فشار ساکن داخل دیگ با نیروی کافی برای غلبه بر نیروی فنر بر روی دیسک اثر می گذارد، دیسک بلند می شود. بخار یا آب از بدنه شیر عبور می کند و از خط تخلیه خارج می شود. هنگامی که فشار به تنظیم دمنده کاهش می یابد، فنر دیسک را دوباره قرار می دهد و دریچه بسته می شود.

قطعات کلیدی عبارتند از نازل ورودی، سطح نشیمنگاه، دیسک، فنر، اسپیندل، حلقه کنترل دمنده و اهرم بالابر. اهرم بالابر راهی برای بررسی آزاد بودن دیسک فراهم می کند، اما نقطه تنظیم را تأیید نمی کند. فشار تنظیم فشاری است که در آن شیر در شرایط سرویس شروع به باز شدن می کند. Blowdown تفاوت بین فشار باز شدن و فشار مجدد است که معمولاً به صورت درصدی از فشار تنظیم شده بیان می شود.

• تنظیم فشار: فشار کالیبره شده ای که در آن تخلیه شروع می شود.
• ظرفیت: مقدار بخار، بر حسب پوند در ساعت، دریچه می تواند در یک فشار اضافی مشخص تخلیه شود.
• انفجار: افت زیر فشار تنظیم شده که در آن شیر دوباره بسته می شود.
• تجمع: افزایش فشار بالاتر از MAWP مجاز در هنگام تخلیه کامل.

در یک دیگ بخار صنعتی معمولی، فشار در هنگام تخلیه اجازه داده می شود تا از MAWP بالاتر برود، اما افزایش با کد محدود می شود. برای دیگ های برقی که توسط بخش I ASME اداره می شوند، این حد معمولاً حدود 6٪ است. برای دیگهای گرمایش آب گرم، حد مجاز معمولاً 10٪ است. ظرفیت سوپاپ باید به اندازه کافی بالا باشد تا فشار را در آن محدوده نگه دارد حتی اگر مشعل خاموش نشود.

تنظیم فشار، ظرفیت، و کد مورد نیاز در پشت کاهش فشار دیگ بخار

دو عدد تعیین می‌کنند که آیا یک شیر کاهش فشار دیگ کار خود را انجام می‌دهد یا خیر: تنظیم فشار و ظرفیت تخلیه. فشار تنظیم شده باید در حد یا کمتر از حداکثر فشار کاری مجاز که روی پلاک دیگ نصب شده است باشد. ظرفیت باید به اندازه کافی بالا باشد تا حداکثر نرخ تولید بخار را تخلیه کند، حتی اگر یک سوپاپ سوخت خراب شود و مشعل خاموش نشود.

بخش I ASME که مربوط به دیگ های برق است، هر دیگ بخار را ملزم می کند که حداقل یک شیر کاهش فشار داشته باشد. دیگهای بخار با سطوح گرمایش بزرگتر به دو یا چند شیر نیاز دارند. در طول یک رویداد تسکین دهنده، فشار ممکن است به مقدار محدودی از MAWP بالاتر رود. پلاک نام شیر باید ظرفیت تایید شده و فشار تنظیم شده را نشان دهد. هنگامی که یک دیگ دارای یک سوپرهیتر یا یک اکونومایزر نیز باشد، هر قطعه از تجهیزات حاوی فشار ممکن است به حفاظت تسکین دهنده خاص خود نیاز داشته باشد.

در یک دیگ گرمای اتلاف، شیر تخلیه فقط از بار حالت ثابت اندازه گیری نمی شود. حداکثر گرمای ورودی می تواند ناشی از افزایش ناگهانی دمای گاز دودکش، دمیدن دوده یا تغییرات چرخه فرآیند باشد. یک تولید کننده خوب ظرفیت امداد را از آن شرایط گذرا محاسبه می کند، نه از یک گزارش تولید متوسط.

دیگ بخار حرارتی ضایعات گاز کک برای بازیابی دمای متوسط تا پایین این دیگ حرارت را از 260-300 درجه سانتیگراد گاز دودکش کوره کک برای تولید بخار بازیابی می کند و دمای خروجی را به 140-160 درجه سانتیگراد کاهش می دهد. اندازه دریچه تسکین آن باید ورودی گرمای گذرا را در نظر بگیرد و در هنگام بررسی رویدادهای فشار بیش از حد مناسب باشد. مشاهده محصول →

چرا شیرهای فشار دیگ باز می شوند؟ مشاهدات میدانی مبتنی بر داده

درک اینکه چرا شیر فشار شکن باز می شود به همان اندازه مهم است که بدانید چگونه آن را تنظیم مجدد کنید. در بررسی مهندسی ما از گزارش‌های عیب‌یابی کارخانه‌های بخار صنعتی، دلایل خاصی بسیار بیشتر از سایرین ظاهر می‌شوند. نمودار زیر یک نمونه میدانی از 180 رویداد تخلیه دریچه امدادی برنامه ریزی نشده جمع آوری شده توسط تیم های تعمیر و نگهداری کارخانه و مهندسان تامین کننده را خلاصه می کند. گروه بندی علت عملی است، نه آکادمیک، و به تیم های گیاهی کمک می کند تصمیم بگیرند که زمان بازرسی را کجا بگذرانند. طول هر نوار را به عنوان درصد رویدادهای ثبت شده منتسب به آن علت بخوانید.

اولین یافته این است که شلیک بیش از حد به عنوان محرک اصلی در این نمونه ظاهر می شود. یک کنترلر مشعل خراب، یک سوپاپ سوخت کالیبره نادرست، یا یک سیگنال شعله قطع شده می تواند گرما را سریعتر از دیگ بخار افزایش دهد که آب را به بخار تبدیل کند. شیر تسکین پس از آن تنها جزئی می شود که از افزایش فشار جلوگیری می کند. دومین علت بزرگ، بسته بودن یا محدود شدن شیر خروجی بخار، اغلب از طریق قوانین عملیاتی ساده قابل اجتناب است. بسیاری از کارخانه ها خطوط بخار را برای نگهداری جدا می کنند و سپس فراموش می کنند که یک شیر بلوک بسته باقی می ماند. سنسورها و کنترل های فشار ناموفق گروه سوم را تشکیل می دهند که ارزش کالیبراسیون منظم را تأیید می کند. در این موارد، نقطه تنظیم موضوع نبود. سیستم به سادگی هرگز سیگنال صحیحی برای کاهش شلیک دریافت نکرد. انبساط حرارتی رویدادهایی را در سیستم های آب گرم توضیح می دهد که در آن یک مخزن انبساط کمتر از اندازه است یا توسط یک شیر قطع کننده جدا می شود. سایش مکانیکی و رانش نقطه تنظیم سهم کوچک‌تر اما همچنان قابل توجهی را به خود اختصاص می‌دهند و معمولاً در طول آزمایش راه‌اندازی ظاهر می‌شوند. چکش آبی، کوچکترین گروه، کمیاب اما خطرناک است، زیرا فشار ناگهانی گذرا ایجاد می کند. اغلب ناشی از تغییرات سریع در تقاضای بخار، زهکشی ضعیف میعانات یا حرکت سریع دریچه است. به طور کلی، درس این است که یک شیر کاهش فشار دیگ بخار به ندرت در برابر مشکلی که بدون هشدار قبلی ظاهر می شود محافظت می کند.

انتخاب شیرهای کاهش فشار بویلر برای بویلرهای حرارتی صنعتی و ضایعاتی

انتخاب باید با MAWP دیگ و ظرفیت امداد تایید شده شروع شود، نه با اندازه شیر موجود. هنگامی که شیر اشتباه نصب شده باشد، دیگ فقط در صورتی می تواند بازرسی را انجام دهد که پلاک نام، ظرفیت و فشار تنظیم شده با محاسبات طراحی مطابقت داشته باشد. شیر همچنین باید با اتصال ورودی موجود، طرح لوله تخلیه و محدوده دمای عملیاتی مطابقت داشته باشد.

از این عوامل انتخاب به عنوان نقطه شروع استفاده کنید:

• MAWP و دمای طراحی جزء دیگ بخار
• بخش ASME و نوع شیر مورد نیاز
• ظرفیت تایید شده در فشار تنظیم شده و در فشار بیش از حد مجاز
• مواد سوپاپ برای سرویس سمت بخار و سمت آب
• افت فشار لوله‌های ورودی، محدود به تقریباً 3٪ فشار تنظیم شده برای جلوگیری از پچ پچ
• فشار برگشت خروجی، از جمله اثر مخزن و پشته انفجار
• تنظیم Blowdown و رفتار مورد انتظار برای قرار دادن مجدد
• دسترسی برای آزمایش، تعمیر و نگهداری و جایگزینی در آینده

برای دیگ‌های حرارت هدر رفته، محاسبه ظرفیت باید حداکثر تولید بخار ممکن را در حداکثر جریان گاز دودکش، دمای بالای گاز دودکش و شرایط فرآیند در بدترین حالت را شامل شود. سازنده ای که واحد بازیابی گرمای اتلاف را بدون محاسبه اندازه دریچه تسکین نقل می کند، حدس و گمان زیادی را باقی می گذارد.

واحد بازیابی حرارت اتلاف گاز دودکش با دمای بالا برای گازیفایر دمیده شده با اکسیژن این دستگاه با استفاده از آلیاژهای با دمای بالا و طراحی های مقاوم در برابر گرد و غبار، گازهای دودکش بالاتر از 800 درجه سانتیگراد را کنترل می کند. از آنجایی که ظرفیت شیر ​​تخلیه آن باید برای بدترین شرایط محاسبه شود، تأیید گواهینامه ASME و تنظیم اسناد فشار مهم است. مشاهده محصول →

هنگامی که شیرها را از یک عمده‌فروش یا یک توزیع‌کننده شخص ثالث تهیه می‌کنید، روی پلاک ظرفیت دارای گواهینامه ASME و مستندات واضح فشار تنظیم شده اصرار کنید. کاغذبازی اضافی بوروکراسی نیست. این تنها راه برای تأیید عملکرد شیر در طول یک رویداد فشار بیش از حد است.

نصب، آزمایش و نگهداری: چک لیست عملی کاهش فشار بویلر

نصب صحیح تفاوت بین یک دریچه تسکین دهنده که در هر درخواستی محافظت می کند و دریچه ای که در مواقع اضطراری از کار می افتد، تفاوت ایجاد می کند. شیر باید به صورت عمودی، نزدیک به درام بخار دیگ، با یک ورودی کامل و بدون شیر توقف مداخله ای نصب شود، مگر اینکه حوزه قضایی اجازه دهد. لوله های خروجی باید خود تخلیه شوند و نباید فشار برگشتی بیش از حد ایجاد کنند.

آزمایش اهرمی دستی شیر فشار دیگ بخار باید با دقت انجام شود. آزمایش اهرمی ثابت می کند که مکانیسم سوپاپ را می توان بالا برد، اما ثابت نمی کند که سوپاپ در نقطه تنظیم درست باز می شود. در شیرهای قدیمی، آزمایش دستی می‌تواند رسوبات و زباله‌ها را به داخل صندلی فشار دهد و باعث نشتی شود که قبلا وجود نداشت. پس از سال‌ها خدمت، مسیر مطمئن‌تر اغلب برداشتن شیر و انجام تست نیمکت است.

بدون بررسی محاسبات طراحی و گزارش داده های دیگ، نقطه تنظیم شیر را تنظیم نکنید. در بسیاری از حوزه های قضایی، تغییر فشار تنظیم شده نیاز به گواهینامه ظرفیت جدید و بازرسی دارد. تیم تعمیر و نگهداری همچنین باید هر تاریخ سرویس، نتیجه آزمایش و تعویض قطعه را ثبت کند، زیرا این تاریخ به شواهدی مبنی بر ایمن بودن دیگ بخار تبدیل می شود.

کار با سازنده ای که کاهش فشار بویلر را به عنوان یک جزء سیستم در نظر می گیرد

سازندگان باتجربه، کاهش فشار دیگ بخار را به عنوان بخشی از طراحی کلی حرارتی-هیدرولیک دیگ بخار می دانند، نه به عنوان یک لوازم جانبی خرید. در فرآیند مهندسی خود ما، درام بخار MAWP، نقطه تنظیم سوپاپ ایمنی و کنترل فشار بخار پایین دست با هم بررسی می‌شوند. این مهم در بازیافت گرمای هدر رفته، جایی که منبع گرما به اندازه دیگ بخار سوختنی پایدار نیست، اهمیت دارد.

برای مثال، برای یک کولر دایره‌ای متخلخل، دما و حجم هوای خروجی با عمق بستر مواد، جریان هوای خنک‌کننده و نرخ تولید تغییر می‌کند. اندازه شیر تسکین دهنده باید برای جریان بخار در بدترین حالت باشد، نه منحنی متوسط ​​تولید. تأمین‌کننده‌ای که این نوسانات فرآیند را درک می‌کند، زمان پاسخ، تنظیم دمش و تأثیر کانال‌های بلند دودکش بر روی گذراهای فشار را نیز تأیید می‌کند.

دیگ بخار ضایعاتی کولر سینتر دایره ای با تولید بخار این دیگ با استفاده از خنک کننده دایره ای و مواد مقاوم در برابر دمای بالا، گرمای تلف شده را از حدود 400 درجه سانتیگراد گاز خروجی حاصل از تف جوشی برای تولید بخار بازیابی می کند. اندازه دریچه تسکین آن باید شرایط متغیر اگزوز و طراحی مسیر تخلیه را در نظر بگیرد. مشاهده محصول →

در فرآیندهای با دمای بالا مانند مبدل‌های اکسیژن یا سیستم‌های گاز دودکش کوره کک، طراحی باید شامل مسیر تخلیه خط امداد باشد، خواه بخار به اتمسفر تخلیه شود یا به هواگیر هدایت شود. سازنده باید شرح کامل سیستم شامل گواهی شیر، نقشه نصب و لوازم یدکی توصیه شده را ارائه دهد. وقتی پیشنهادات تولیدکنندگان دیگ بخار و تامین کنندگان تجهیزات بازیابی حرارت را مقایسه می کنید، از هر کدام بپرسید که ظرفیت شیر ​​تخلیه چگونه محاسبه شده است. اگر پاسخ به سادگی این است که از یک پروژه مشابه کپی شده است، آن را به عنوان یک خطر تلقی کنید. یک تامین کننده مسئول شما را در مورد حداکثر حرارت ورودی، MAWP و فشار بیش از حد مجاز راهنمایی می کند.

از کجا می توان اطلاعات اضافی کاهش فشار دیگ را پیدا کرد

کاهش فشار دیگ یک موضوع مبتنی بر کد است و الزامات می تواند بر اساس حوزه قضایی، نوع دیگ بخار و کلاس فشار متفاوت باشد. پیوندهای زیر به مواد پس‌زمینه مربوط به سیستم‌های حرارتی زباله‌های صنعتی و فرآیند کیفیت مورد استفاده در مرکز تولید ما متصل می‌شوند.

• تولید کننده تجهیزات بازیابی حرارت زباله های صنعتی
• کیفیت اول مهندسی ایمنی برای تجهیزات تحت فشار

قبل از تغییر تنظیمات شیر، همیشه سند طراحی اصلی، گزارش داده های دیگ بخار و مقررات محلی قابل اجرا را بررسی کنید. شیر کمکی که زودتر از زمان لازم باز می شود، انرژی را هدر می دهد، اما شیری که خیلی دیر باز می شود یک خطر ایمنی جدی است.