Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7915-1:2009 về Thiết bị an toàn chống quá áp - Phần 1: Van an toàn qui định các yêu cầu chung đối với các van an toàn được thiết kế để sử dụng cho môi chất lỏng hoặc khí. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7915-1: 2009 ISO 4126-1: 2004 THIẾT BỊ AN TOÀN CHỐNG QUÁ ÁP - PHẦN 1: VAN AN TOÀN Safety devices for protection against excessive pressure Part 1: Safety valves Lời nói đầu TCVN 7915-1: 2009 thay TCVN 6339: 1998; TCVN 7915-1: 2009 hoàn toàn tương đương với ISO 4126-1: 2004; TCVN 7915-1: 2009 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 11 Nồi bình chịu áp lực biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng để nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố TCVN 7915 (ISO 4126) Thiết bị an toàn chống áp bao gồm phần sau: - TCVN 7915-1: 2009 (ISO 4126-1: 2004) - Phần 1: Van an toàn; - TCVN 7915-2: 2009 (ISO 4126-2: 2003) - Phần 2: Đĩa nổ; - TCVN 7915-3: 2009 (ISO 4126-3: 2006) - Phần 3: Tổ hợp van an toàn đĩa nổ; - TCVN 7915-4: 2009 (ISO 4126-4: 2004) - Phần 4: Van an tồn có van điều khiển; - TCVN 7915-5: 2009 (ISO 4126-5: 2004, Technical corrigendum 2-2007) - Phần 5: Hệ thống an toàn xả áp có điều khiển; - TCVN 7915-6: 2009 (ISO 4126-6: 2003) - Phần 6: Ứng dụng, lựa chọn lắp đặt đĩa nổ; - TCVN 7915-7: 2009 (ISO 4126-7: 2004, Technical corrigendum 1-2006) - Phần 7: Dữ liệu chung THIẾT BỊ AN TOÀN CHỐNG QUÁ ÁP - PHẦN 1: VAN AN TOÀN Safety devices for protection against excessive pressure Part 1: Safety valves Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn qui định yêu cầu chung van an toàn thiết kế để sử dụng cho mơi chất lỏng khí Tiêu chuẩn áp dụng cho van an tồn có đường kính dòng chảy từ mm trở lên với áp suất chỉnh đặt từ 0,1 bar trở lên mà khơng có hạn chế nhiệt độ Đây tiêu chuẩn sản phẩm không đề cập đến việc sử dụng van an toàn Tài liệu viện dẫn Các tài liệu cần thiết việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu có ghi năm cơng bố, áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu khơng có năm cơng bố, áp dụng phiên (kể sửa đổi) EN 1092-1, Flanges and their joints - Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories PN designated - Part 1: steel flanges, (Mặt bích mối nối bích - Mặt bích tròn dùng cho ống, van, phụ tùng nối ống thiết bị phụ có ký hiệu PN - Phần 1: Mặt bích thép) EN 1092-2, Flanges and their joints - Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories PN designated - Part 2: Cast iron flanges, (Mặt bích mối nối bích - Mặt bích tròn dùng cho ống, van, phụ tùng nối ống thiết bị phụ có ký hiệu PN - Phần 2: Mặt bích gang) EN 1092-3, Flanges and their joints - Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories PN designated - Part 3: Copper alloy flanges, (Mặt bích mối nối bích - Mặt bích tròn dùng cho ống van, phụ tùng nối thiết bị phụ có ký hiệu PN - Phẩn 3: Mặt bích hợp kim đồng) EN 1759-1, Flanges and their joints - Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories, Class designated - Part 1: steel flanges NPS 1/2 to 24 (Mặt bích mối nối bích - Mặt bích tròn dùng cho ống, van, phụ tùng nối ống thiết bị phụ có ký hiệu theo loại - Phần 1: Mặt bích thép NPS 1/2 đến 24) EN 12516-3, Valves - Shell design strength - Part 3: Experimental method, (Van - Độ bền thiết kế vỏ - Phẩn 3: Phương pháp thực nghiệm) EN 12627, Industrial Valves - Butt welding ends for steel valves, (Van công nghiệp - Các mặt mút hàn giáp mép van thép) EN 12760, Valves - Socket welding ends for Steel valves, (Van - Các đầu mút hàn theo kiểu ống nối dùng cho van thép) EN ISO 6708, Pipework components - Definition and selection of DN (nominal size) (ISO 6708: 1995), [Các phận đường ống - Định nghĩa lựa chọn DN (kích thước danh nghĩa)] ISO 7-1, Pipe threads where pressure-tight joints are made on the threads - Part 1: Dimensions, tolerances and designation, (Ren ống dùng cho mối nối ren kín áp - Phần 1: Kích thước, dung sai ký hiệu ren) Thuật ngữ định nghĩa Tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ định nghĩa sau 3.1 Van an toàn (safety valve) Van tự động xả lượng mơi chất (lỏng khí) để ngăn ngừa vượt áp suất an toàn xác định trước mà khơng có trợ giúp nguồn lượng khác ngồi lượng mơi chất, thiết kế để đóng kín lại ngăn khơng cho xả thêm dòng mơi chất sau khôi phục lại điều kiện áp suất làm việc bình thường CHÚ THÍCH: Van đặc trưng tác động mở nhanh mở theo tỷ lệ (khơng cần thiết phải tuyến tính) với độ tăng áp suất áp suất chỉnh đặt 3.1.1 Các kiểu van an toàn 3.1.1.1 Van an toàn tác động trực tiếp (direct loaded safety valve) Van an toàn chất tải áp suất mơi chất đĩa van đối trọng cấu chất tải trực tiếp kiểu khí tải trọng, đòn bảy tải trọng lò xo 3.1.1.2 Van an tồn có trợ lực (assisted safety valve) Van an tồn nâng lên áp suất thấp áp suất chỉnh đặt cấu trợ lực tuân theo tất yêu cầu với van an toàn cho tiêu chuẩn trường hợp cấu trợ lực bị hư hỏng 3.1.1.3 Van an toàn tác động bổ sung (supplementary loaded safety valve) Van an tồn có lực bổ sung để tăng lực giữ đĩa van tới áp suất đường vào van an toàn đạt tới áp suất chỉnh đặt CHÚ THÍCH 1: Lực bổ sung (tải trọng bổ sung), nguồn lượng bên ngồi cung cấp, dỡ bỏ cách tin cậy áp suất đường vào van an toàn đạt tới áp suất chỉnh đặt Lượng tải trọng bổ sung bố trí cho tải trọng bổ sung khơng dỡ bỏ van an tồn đạt lưu lượng xả qui định áp suất khơng lớn 1,1 lần áp suất lớn cho phép thiết bị bảo vệ CHÚ THÍCH 2: Các kiểu van an tồn tác động bổ sung khác giới thiệu TCVN 7915-5 3.1.1.4 Van an tồn có van điều khiển (pilot operated safety valve) Van an toàn mà vận hành kích hoạt điều khiển mơi chất xả từ van điều khiển van an toàn tác động trực tiếp tuân theo yêu cầu tiêu chuẩn CHÚ THÍCH: Các kiểu khác van an tồn có van điều khiển dòng liên tục, dòng khơng liên tục van điều khiển điều biến giới thiệu TCVN 7915-4 3.2 Áp suất (pressure) Đơn vị áp suất sử dụng tiêu chuẩn bar (1 bar = 105 Pa) xác định theo áp kế (tương đối so với áp suất khí quyển) áp suất tuyệt đối, thích hợp 3.2.1 Áp suất chỉnh đặt (set pressure) Áp suất xác định trước van an tồn điều kiện vận hành bắt đầu mở CHÚ THÍCH: Đây áp suất theo áp kế đo đường vào van áp lực có xu hướng mở van điều kiện làm việc riêng cân với lực giữ đĩa van mặt tựa 3.2.2 Áp suất lớn cho phép, PS (maximum allowable pressure) Áp suất lớn đùng để thiết kế thiết bị nhà sản xuất qui định 3.2.3 Độ áp (overpressure) Độ tăng áp suất vượt áp suất chỉnh đặt, van an tồn đạt độ nâng nhà sản xuất qui định, thường biểu thị tỷ lệ phần trăm áp suất chỉnh đặt CHÚ THÍCH: Đây độ áp dùng để chứng nhận van an tồn 3.2.4 Áp suất đóng (reseating pressure) Giá trị áp suất tĩnh đường vào, đĩa van đóng lại độ nâng đĩa van không (0) 3.2.5 Áp suất hiệu chỉnh nguội (cold differential test pressure) Áp suất tĩnh đường vào van an tồn chỉnh đặt bắt đầu mở thử băng thử CHÚ THÍCH: Áp suất hiệu chỉnh bao gồm giá trị hiệu chỉnh điều kiện vận hành, ví dụ áp suất ngược và/hoặc nhiệt độ 3.2.6 Áp suất xả (relieving pressure) Áp suất lớn áp suất chỉnh đặt cộng với độ áp dùng để định cỡ kích thước van an toàn 3.2.7 Áp suất ngược (built-up back pressure) Áp suất tồn đầu van an toàn dòng chảy qua van hệ thống xả tạo nên 3.2.8 Áp suất ngược dư (superimposed back pressure) Áp suất tồn đầu van an toàn thời điểm thiết bị cần phải hoạt động CHÚ THÍCH: Đây kết áp suất hệ thống xả từ nguồn khác 3.2.9 Hộp cân (balanced bellows) Cơ cấu hợp xếp để giảm thiểu ảnh hưởng áp suất ngược dư đến áp suất chỉnh đặt van an toàn 3.2.10 Độ chênh áp (blowdown) Độ chênh lệch áp suất chỉnh đặt áp suất đóng, thường biểu thị tỷ lệ phần trăm áp suất chỉnh đặt, trừ trường hợp áp suất nhỏ bar độ chênh áp tính bar 3.3 Độ nâng (lift) Chiều dài hành trình thực đĩa van tính từ vị trí đóng 3.4 Diện tích dòng chảy (flow area) Diện tích mặt cắt ngang nhỏ dòng chảy (nhưng khơng phải diện tích che) cửa vào đế van dùng để tính tốn lưu lượng lý thuyết dòng chảy mà khơng trừ cản trở CHÚ THÍCH: Diện tích dòng chảy có ký hiệu A 3.5 Đường kính dòng chảy (flow diameter) Đường kính tương ứng với diện tích dòng chảy 3.6 Lưu lượng xả (discharge capacity) 3.6.1 Lưu lượng xả lý thuyết (theoretical discharge capacity) Lưu lượng tính tốn biểu thị đơn vị khối lượng đơn vị thể tích đơn vị thời gian vòi phun lý tưởng có diện tích mặt cắt ngang dòng chảy diện tích dòng chảy van an tồn 3.6.2 Hệ số xả (coefficient of discharge) Giá trị lưu lượng chảy thực tế (từ phép thử) chia cho lưu lượng chảy lý thuyết (từ tính tốn) 3.6.3 Lưu lượng (xả) chứng nhận [certified (discharge) capacity] Phần lưu lượng đo cho phép dùng làm sở cho ứng dụng van an tồn CHÚ THÍCH: Lưu lượng (xả) chứng nhận bằng, ví dụ: a) lưu lượng đo nhân với hệ số điều chỉnh, b) lưu lượng lý thuyết nhân với hệ số xả nhân với hệ số điều chỉnh; c) lưu lượng lý thuyết nhân với hệ số điều chỉnh xả chứng nhận 37 Cỡ kích thước danh nghĩa, DN (nominal size) Xem EN ISO 6708 Các ký hiệu đơn vị Bảng – Các ký hiệu mô tả ký hiệu Ký hiệu Mô tả Đơn vị A Diện tích dòng chảy van an tồn (khơng phải diện tích che) mm2 C Hàm số số mũ đẳng entropi - Kb Hệ số hiệu chỉnh lưu lượng lý thuyết cho dòng chảy tới hạn - Kd Hệ số xả a - Kdr Hệ số điều chỉnh xả chứng nhận (Kd x 0,9) a - Kv Hệ số điều chỉnh độ nhớt - k Số mũ đẳng entropi - M Khối lượng phân tử kg/kmol n Số lượng phép thử - po Áp suất xả bar (abs) pb Áp suất ngược bar (abs) pc Áp suất tới hạn bar (abs) Qm Lưu lượng khối lượng qm Lưu lượng xả riêng lý thuyết kg/(h.mm2) q’m Lưu lượng xả riêng xác định thực nghiệm kg/(h.mm2) R Hằng số khí phổ biến - To Nhiệt độ xả K Tc Nhiệt độ tới hạn K µ Độ nhớt động lực học Pa.s v Thể tích riêng áp suất nhiệt độ xả m3/kg x Độ khô nước ẩm đường vào van áp suất nhiệt độ xả b - Z Hệ số nén áp suất nhiệt độ xả thực tế - a Kd Kdr biểu thị 0,xxx b x biểu thị 0,xx kg/h abs = absolute = tuyệt đối Thiết kế 5.1 Qui định chung 5.1.1 Thiết kế phải phù hợp với hướng dẫn cần thiết để đảm bảo vận hành phù hợp độ kín mặt tựa 5.1.2 Mặt tựa van an tồn khơng phải phận gắn liền với thân van phải kẹp chặt cẩn thận để tránh bị nới lỏng trình vận hành 5.1.3 Trong trường hợp độ nâng van giảm để phù hợp với lưu lượng xả u cầu hạn chế độ nâng khơng cản trở tới vận hành van Cơ cấu hạn chế độ nâng van phải thiết kế cho điều chỉnh điều chỉnh khóa lại khí niêm phong để khơng điều chỉnh Cơ cấu hạn chế độ nâng phải nhà sản xuất van lắp đặt niêm phong Độ nâng van không nhỏ 30 % độ nâng không bị hạn chế mm, chọn giá trị lớn 5.1.4 Phải có phương tiện để khóa và/hoặc niêm phong tất điều chỉnh bên ngồi cho ngăn ngừa phát điều chỉnh không phép van an toàn 5.1.5 Van an toàn dùng cho môi chất độc hại dễ cháy phải có kiểu nắp đậy kín để ngăn ngừa rò rỉ mơi trường thơng phải bố trí để xả vào nơi an tồn 5.1.6 Phải có biện pháp để ngăn ngừa chất lỏng tích tụ lại phía xả thân van an tồn 5.1.7 Ứng suất tính tốn phận chịu tải không vượt ứng suất qui định tiêu chuẩn thích hợp, ví dụ EN 12516-3 5.1.8 Trong trường hợp hộp cân bị hư hỏng van an tồn phải xả lưu lượng chứng nhận áp suất khơng lớn 1,1 lần áp suất lớn cho phép thiết bị bảo vệ 5.1.9 Vật liệu dùng cho bề mặt trượt liền kề phận dẫn hướng, đĩa van/cơ cấu kẹp đĩa van/trục van phải lựa chọn để đảm bảo độ bền chống ăn mòn giảm thiểu độ mòn, tránh xây xát 5.1.10 Khơng cho phép chi tiết bịt kín ảnh hưởng có hại đến đặc tính làm việc van lực ma sát 5.1.11 Dụng cụ nới phải cung cấp quy định 5.1.12 Van an toàn phải thiết kế cho gãn vỡ chi tiết hư hỏng phận không làm tắc nghẽn xả qua van 5.2 Đầu nối 5.2.1 Kiểu Các kiểu đầu nối phải sau: Hàn giáp mép EN 12627; Hàn kiểu ống nối EN 12760; Nối bích EN 1092-1; EN 1092-2; EN 1092-3; pr EN 1759-1; Nối ren ISO 7-1; ren hệ inch theo ANSI/ASME B1.20.1 Có thể sử dụng kiểu đầu nối khác theo thỏa thuận nhà sản xuất khách hàng 5.2.2 Thiết kế đầu nối van Thiết kế đầu nối van thuộc kiểu phải đảm bảo cho diện tích tiết diện ống ngồi đầu nối nhánh cửa vào van an tồn phải diện tích tiết diện đầu nối vào van (xem Hình 1a) Diện tích tiết diện đầu nối ống cửa van an tồn phải diện tích tiết diện cửa van, trừ van có đầu nối cửa có ren (xem Hình 1b) CHÚ THÍCH: Xem Điều thử kiểu CHÚ DẪN Van Thỏa mãn yêu cầu Khơng thỏa mãn u cầu Đường kính u cầu van an tồn để vận hành Hình 1) – Cửa vào CHÚ DẪN Van Đường kính danh nghĩa ống đường kính danh nghĩa cửa van Với kết cấu cửa van, phải lắp ống thích hợp trình thử quy định 7.1.5 Hình 1b – Cửa CHÚ DẪN Van Với kết cấu cửa van, không cần đến ống trình thử quy định 7.1.5 Hình 1c) – Cửa 5.3 Yêu cầu tối thiểu lò xo Lò xo phải phù hợp với TCVN 7915-7 5.4 Vật liệu Vật liệu để chế tạo thân chịu áp lực van phải phù hợp với TCVN 7915-7 6 Thử sản xuất 6.1 Mục đích Mục đích phép thử đảm bảo cho tất van an toàn đáp ứng yêu cầu cho thiết kế van dạng rò rỉ từ phận chịu áp lực mối nối 6.2 Qui định chung Cho phép thực phép thử lựa chọn có hiệu lực tương đương (ví dụ, phép thử kết cấu kết hợp với việc lấy mẫu theo thống kê) với thử thủy tĩnh van có: - đầu mút nối ren, - đường kính lớn cửa vào 32 mm; - tỷ số áp suất nổ áp suất thiết kế tối thiểu 8; - áp suất thiết kế nhỏ 40 bar, - để sử dụng với môi chất không nguy hiểm; cho van có: - áp suất thiết kế, lớn 40 bar; - tỷ số áp suất nổ áp suất thiết kế tối thiểu 10; - vật liệu loại gia công rèn Tất ống trung gian, đầu nối cấu khóa phải thích hợp để chịu áp suất thử cách an toàn Tất chi tiết phụ hàn tạm thời phải tháo cách cẩn thận vết hàn để lại phải mài ngang với vật liệu Sau mài, tất vết hàn phải kiểm tra kỹ thuật dùng hạt từ chất lỏng thẩm thấu 6.3 Thử thủy tĩnh 6.3.1 Ứng dụng Phần van từ cửa vào tới mặt tựa phải thử áp suất tới 1,5 lần áp suất lớn nhà sản xuất công bố dùng để thiết kế van Thân van phía xả mặt tựa phải thử áp suất tới 1,5 lần áp suất ngược lớn nhà sản xuất công bố dùng để thiết kế van 6.3.2 Khoảng thời gian thử Áp suất thử phải tác động trì giá trị yêu cầu thời gian đủ dài phép thực việc kiểm tra mắt tất bề mặt mối nối, trường hợp khơng thời gian qui định Bảng Đối với phép thử phía xả mặt tựa, thời gian thử phải dựa áp suất qui định 6.3.1 độ lớn xả Bảng – Khoảng thời gian tối thiểu cho thử thủy tĩnh Áp suất danh định Cỡ kích thước danh nghĩa DN Đến 40 bar (4 MPa) Lớn 40 bar (4 MPa) đến 63 bar (6,3 MPa) Lớn 63 bar (6,3 MPa) Khoảng cách thời gian tối thiểu tính phút DN ≤ 50 2 50 < DN ≤ 65 2 65 < DN≤ 80 80 < DN≤ 100 100 < DN ≤ 125 125 < DN ≤ 150 150 < DN ≤ 200 200 < DN ≤ 250 11 250 < DN ≤ 300 13 300 < DN ≤ 350 15 350 < DN ≤ 400 17 400 < DN ≤ 450 19 450 < DN ≤ 500 10 22 500 < DN ≤ 600 12 24 6.3.3 Chuẩn chấp nhận Chuẩn chấp nhận khơng có rò rỉ từ phận thử xác định 6.3.1 6.3.4 Yêu cầu an toàn Thường phải sử dụng nước làm môi chất thử Khi sử dụng chất lỏng khác cần phải có đề phòng bổ sung thêm Các thân van phải thơng tốt để loại bỏ khơng khí bị kẹt lại Nếu vật liệu có khả bị hư hỏng nứt gãy giòn phận van an toàn thử thủy tĩnh van an tồn phận mơi trường thử phải có nhiệt độ thích hợp để ngăn ngừa khả xảy hư hỏng Không sử dụng dạng tải trọng va đập nào, ví dụ thử gõ búa, tác động vào van phận van thử áp lực 6.4 Thử khí nén 6.4.1 Ứng dụng khoảng thời gian thử Có thể thực việc thử áp lực với khơng khí khí thích hợp khác thay cho thử thủy tĩnh thân van tiêu chuẩn, với thỏa thuận bên có liên quan trường hợp sau: a) van thiết kế có kết cấu khơng chứa chất lỏng; b) van sử dụng cơng việc nơi khơng cho phép có vết nước dù vết nước nhỏ Áp suất (lực) thử thời gian thử phải theo qui định 6.3 6.4.2 Yêu cầu an toàn Các mối nguy hiểm liên quan đến thử áp lực khí nén phải quan tâm có đề phòng thích hợp Cần đặc biệt ý tới số yếu tố có liên quan sau: a) phá hủy van xảy số giai đoạn q trình thử áp lực lượng lớn giải phóng; khơng nên có người vùng lân cận van q trình tăng áp suất (ví dụ, thể tích khơng khí cho chứa lượng lượng 200 lần lượng chứa thể tích nước tương tự hai có áp suất); b) rủi ro hư hỏng giòn điều kiện thử phải đánh giá giai đoạn thiết kế việc lựa chọn vật liệu dùng cho van thử khí nén phải đảm bảo cho tránh rủi ro hư hỏng giòn q trình thử u cầu đòi hỏi phải có giới hạn thích hợp nhiệt độ chuyển tiếp tất chi tiết nhiệt độ kim loại trình thử; c) cần ý tới thực tế có giảm áp suất khí chỗ có áp suất cao van thử nhiệt độ giảm 6.5 Điều chỉnh áp suất hiệu chỉnh nguội Trước điều chỉnh van an toàn tới độ chênh áp cho thử nguội dùng khơng khí khí khác làm mơi chất thử van phải thử thủy tĩnh (xem 6.3) 6.6 Thử rò rỉ mặt tựa Phải thực thử rò rỉ mặt tựa van an toàn Phương pháp thử mức rò rỉ phải theo thỏa thuận nhà sản xuất khách hàng Thử kiểu 7.1 Qui định chung 7.1.1 Hướng dẫn Phải xác định đặc tính làm việc đặc tính dòng chảy van an tồn phép thử kiểu phù hợp với điều 7.1.2 Ứng dụng Điều áp dụng cho kiểu van an toàn định nghĩa 3.1.1 Đối với kiểu khác xem: - TCVN 7915-4 cho kiểu van an tồn có van điều khiển; - TCVN 7915-5 cho kiểu hệ thống an tồn giảm áp có điều khiển (CSPRS) 7.1.3 Các phép thử Các phép thử để xác định đặc tính làm việc phải phù hợp với 7.2 phép thử để xác định đặc tính dòng chảy phải phù hợp với 7.3 Khi thực riêng biệt phép thử chi tiết van có ảnh hưởng tới dòng mơi chất phải đầy đủ lắp van Phương pháp thử, đồ gá thiết bị thử phải đảm bảo cho xác lập khả làm việc lưu lượng áp suất xả điều kiện áp suất ngược 7.1.4 Mục tiêu phép thử Mục tiêu phép thử xác định điều kiện vận hành riêng đặc tính sau van trước mở, xả lúc đóng Có đặc tính chủ yếu đặc tính khác: a) áp suất chỉnh đặt; b) độ áp; c) áp suất đóng; d) khả tái tạo lại tính van; e) đặc tính học van xác định nghe nhìn như: - khả đóng tốt; - khơng có tiếng rung, tiếng giật, kẹt và/hoặc dao động có hại; f) độ nâng áp 7.1.5 Phương pháp thử Các phép thử phải cung cấp liệu thích hợp để xác định đặc tính làm việc dòng chảy Đối với van có mối nối ren đầu với cấu dẫn Hình 1b) phải lắp ống có chiều dài thích hợp chiều dài tối thiểu phải năm lần đường kính q trình thử 7.1.6 Kết tính tốn từ phép thử Lưu lượng lý thuyết dòng chảy tính tốn theo 8.3 8.4 8.5, sử dụng giá trị với lưu lượng thực tế dòng chảy áp suất xả hệ số xả van tính tốn theo 8.1 7.1.7 Thay đổi thiết kế Khi thực thay đổi thiết kế van an toàn để tác động tới hướng dòng chảy, tới độ nặng đặc tính làm việc khác phải thực phép thử phù hợp Điều 7.2 Phép thử để xác định đặc tính làm việc 7.2.1 Yêu cầu chung Áp suất chỉnh đặt xác định đặc tính làm việc phải áp suất chỉnh đặt nhỏ lớn dùng để thiết kế lò xo Các van dùng cho khơng khí khí khác phải thử sử dụng nhiệt với nhiệt độ nhiệt tối thiểu 10 oC, không khí khí khác có đặc tính biết Các van dùng cho loại phải thử với hơi, khơng khí khí khác có đặc tính biết Các van dùng cho chất lỏng phải thử với nước chất lỏng khác có đặc tính biết Dung sai cho phép giới hạn áp dụng cho đặc tính làm việc sau: a) áp suất chỉnh đặt: ± % áp suất chỉnh đặt ± 0,15 bar, lấy giá trị lớn hơn; b) độ nâng: không thấp giá trị nhà sản xuất qui định; c) độ áp: giá trị nhà sản xuất qui định không vượt 10 % áp suất chỉnh đặt 0,1 bar, lấy giá trị lớn hơn; d) độ chênh áp: không lớn giá trị nhà sản xuất công bố, giới hạn sau: môi chất nén được: tối thiểu: 2,0 % (không áp dụng cho van an tồn có đặc tính mở theo tỷ lệ tuân theo 7.2.1 f); tối đa: 15 % hoặc 0,3 bar, lấy giá trị lớn hơn; môi chất không nén được: tối thiểu: 2,5 % (không áp dụng cho van an tồn có đặc tính mở theo tỷ lệ tn theo 7.2.1 f); tối đa: 20 % 0,6 bar, lấy giá trị lớn e) độ áp độ chênh áp van có độ nâng bị hạn chế phải có dung sai giới hạn van có độ nâng khơng bị hạn chế; f) độ áp độ chênh áp van có đặc tính mở theo tỷ lệ phải kiểm tra ổn định độ nâng khác giá trị nhỏ lớn nhà sản xuất công bố Phải thiết lập đường cong độ nâng van độ áp 7.2.2 Đặc tính mở van an tồn Nhà sản xuất phải qui định đặc tính độ nâng cho tất van an toàn 7.2.3 Thiết bị thử Sai số thiết bị đo áp suất sử dụng q trình thử khơng lớn 0,6 % số áp suất thực Trong trường hợp áp kế tương tự dựa ống Bourdon, thang đo áp suất ổn định phải lựa chọn sau: - áp suất làm việc nhỏ không nhỏ 35 % giá trị thang đo lớn nhất; - áp suất làm việc lớn không vượt 75 % giá trị thang đo lớn nhất; 7.2.4 Van sử dụng chương trình thử Các van an tồn thử phải đại diện cho kết cấu, phạm vi áp suất cỡ kích thước van có đặc tính làm việc yêu cầu Phải tính đến tỷ số diện tích cửa vào van diện tích dòng chảy tỷ số diện tích dòng chảy diện tích cửa van Đối với phạm vi cỡ kích thước bao hàm bảy nhiều bảy cỡ kích thước phải thực phép thử ba cỡ kích thước Nếu phạm vi cỡ kích thước bao hàm khơng q sáu cỡ kích thước số lượng cỡ kích thước thử giảm tới hai Khi phạm vi cỡ kích thước mở rộng khiến cho van an tồn thử trước khơng đại diện cho phạm vi cỡ kích thước phải thực thêm phép thử số lượng thích hợp cỡ kích thước Các phép thử phải thực sử dụng ba lò xo khác cho kích thước van thử Có thể đạt yêu cầu cách thử nghiệm van với ba lò xo khác ba van có cỡ kích thước với ba lò xo khác Mỗi phép thử phải thực tối thiểu ba lần để xác lập khẳng định khả tái tạo lại tính van chấp nhận Trong trường hợp van thuộc cỡ kích thước chế tạo trị số áp suất danh định khác phải thực phép thử với việc sử dụng bốn lò xo khác bao hàm phạm vi áp suất sử dụng cho van Khi bao hàm cách đầy đủ phạm vi cỡ kích thước phải sử dụng mẫu theo tỷ lệ có đường kính dòng chảy khơng nhỏ đường kính dòng chảy ban đầu nhân với 0,2 50 mm, lấy giá trị lớn Tất kích thước đường dòng chảy mẫu phải hồn tồn tỷ lệ với kích thước tương ứng van thực Tất kích thước chi tiết ảnh hưởng đến tồn lực đẩy gây môi trường đến chi tiết chuyển động phải theo tỷ lệ Trong trường hợp hộp xếp, cho phép tuân thủ theo tỷ lệ diện tích hiệu dụng CHÚ THÍCH: Diện tích hiệu dụng diện tích hộp xếp dùng để tính tốn tải trọng mặt mút (diện tích pittơng) Tổng tốc độ lò xo cộng với hộp xếp, có, mẫu phải tỷ lệ với tổng tốc độ van thực Độ nhám tất bề mặt đường dòng chảy mẫu khơng thô độ nhám bề mặt tương ứng van thực Trước thực phép thử phải kiểm tra phù hợp mẫu với yêu cầu 7.3 Các phép thử để xác định đặc tính dòng chảy 7.3.1 u cầu thử nghiệm Sau phép thử xác định đặc tính làm việc (xem 7.2) đáp ứng u cầu, sử dụng nước, khơng khí khí khác có đặc tính biết làm mơi chất cho phép thử đặc tính dòng chảy, trừ van thiết kế để làm việc với chất lỏng Các van dùng cho chất lỏng phải thử với nước chất lỏng khác có đặc tính biết Hơn nữa, đánh giá lượng xả, đĩa van phải giữ độ nâng xác định phép thử đặc tính làm việc (xem 7.2.1b) 7.3.2 Van sử dụng chương trình thử Các van an toàn thử phải loại van an toàn giống van an toàn dùng cho phép thử đặc tính làm việc (xem 7.2.4) 7.3.3 Qui trình thử 7.3.3.1 Điều kiện thử Có thể lắp cữ chặn hành trình để giới hạn độ nâng giá trị xác định theo 7.2.1b) Có thể thực phép thử có lắp khơng lắp lò xo Khi lò xo đường dòng chảy phải lắp lò xo tiến hành thử Các phép thử phải tiến hành áp suất khác để xác định thay đổi hệ số xả với vị trí điều chỉnh có liên quan lò xo 7.3.3.2 Số lượng van thử Phải thực phép thử ba áp suất khác cho ba cỡ kích thước kết cấu van cho trừ phạm vi cỡ kích thước bao hàm khơng q sáu cỡ kích thước, số lượng cỡ kích thước thử giảm tới hai Khi phạm vi cỡ kích thước mở rộng từ phạm vi bao hàm bảy cỡ tới phạm vi bao hàm bảy nhiều bảy cỡ phải thực phép thử ba cỡ kích thước van (tổng cộng chín phép thử) Trong trường hợp van có kết cấu kết cấu đặc biệt chế tạo cỡ kích thước áp suất danh định khác nhau, phép thử phải thực bốn áp suất chỉnh đặt khác nhau, áp suất phủ toàn dải áp suất cao sử dụng cho van, áp suất chỉnh đặt xác định giới hạn phương tiện thử 7.3.3.3 Van có độ nâng hạn chế Đối với van có độ nâng hạn chế, xác định lưu lượng độ nâng hạn chế sau phép thử để xác định đặc tính dòng chảy độ nâng đầy đủ xác định sau Trong trường hợp độ nâng hạn chế van có đặc tính mở theo tỷ lệ phải lập đường cong liên hệ hệ số xả độ nâng van 7.3.3.4 Giá trị áp suất thử Các phép thử dòng chảy van có lắp lò xo phải thực áp suất chỉnh đặt cộng với độ áp sử dụng để xác định đặc tính làm việc với áp suất ngược khí Khi van thử khơng có lò xo cữ chặn hình trình lắp 7.3.3.1, áp suất thử giảm xuống tới giá trị mà tỷ số áp suất ngược tuyệt đối áp suất xả tuyệt đối nhỏ 0,25 Sau đó, phải thực phép thử ba tỷ số áp suất khác nhỏ 0,25 với áp suất ngược khí Đối với môi chất nén được, tỷ số áp suất ngược tuyệt đối áp suất xả tuyệt đối vượt q giá trị 0,25 hệ số xả phụ thuộc mức độ lớn vào tỷ số Khi phép thử phải tiến hành tỷ số áp suất 0,25 tỷ số áp suất lớn yêu cầu để nhân đường cong bảng liên hệ hệ số xả tỷ số áp suất ngược tuyệt đối áp suất xả tuyệt đối, đường cong mở rộng để bao hàm phép thử với tỷ số áp suất nhỏ 0,25 Phải sử dụng đường cong để xác lập hệ số xả áp suất chỉnh đặt độ áp nào, sử dụng để xác lập hệ số xả điều kiện áp suất ngược 7.3.3.5 Dung sai chấp nhận phép thử dòng chảy Trong tất phương pháp mô tả thử đặc tính dòng chảy, tất kết cuối phải có sai lệch khoảng ± % giá trị trung bình cộng Khi khơng đạt dung sai thử nghiệm để lập đường cong quan hệ hệ số xả tỷ số áp suất ngược tuyệt đối áp suất xả tuyệt đối lớn 0,25 phải chấp nhận đường cong minh họa quan hệ hệ số xả thấp tỷ số cho phạm vi van thử 7.3.4 Điều chỉnh trình thử Khơng điều chỉnh van q trình thử nghiệm Theo sau thay đổi sai lệch điều kiện thử phải có khoảng thời gian thích hợp phép tốc độ dòng chảy, nhiệt độ áp suất đạt tới trạng thái ổn định trước lấy số liệu thị 7.3.5 Hồ sơ kết thử Hồ sơ thử phải bao gồm tất quan sát, phép đo, số thị dụng cụ biên hiệu chuẩn dụng cụ (nếu có yêu cầu) mục tiêu phép thử Hồ sơ thử ban đầu phải sở tiến hành thử nghiệm lưu giữ Bản tất biên thử phải cung cấp cho bên có liên quan đến phép thử Các sửa chữa giá trị sửa chữa phải đưa vào biên thử Nhà sản xuất đại diện nhà sản xuất phải lưu giữ biên thử phần bổ sung biên thử thời gian mười năm sau van an toàn cuối sản xuất 7.3.6 Thiết bị thử dòng chảy Thiết bị thử phải thiết kế vận hành cho số đo lưu lượng khí thử dòng chảy thực phải có độ xác khoảng ± % 7.4 Xác định hệ số xả Để xác định hệ số xả Kd, xem 8.1 7.5 Chứng nhận hệ số xả Hệ số điều chỉnh xả chứng nhận Kd van an tồn khơng lớn 90 % hệ số xả Kd xác định phép thử Kdr = 0,9 Kd Không thể sử dụng hệ số xả hệ số điều chỉnh xả chứng nhận để tính toán lưu lượng độ áp thấp độ áp thực phép thử để xác định đặc tính lưu lượng (xem 7.3), chúng sử dụng để tính tốn lưu lượng độ áp cao Xác định tính van an tồn 8.1 Xác định hệ số xả Hệ số Kd tính tốn sau: n Kd q 'm qm n 8.2 Dòng chảy tới hạn tới hạn Lưu lượng dòng chảy khí nước qua lỗ, ví dụ diện tích mặt cắt ngang dòng chảy van an tồn tăng lên áp suất cuối dòng chảy giảm tới áp suất tới hạn, đạt dòng chảy tới hạn Nếu tiếp tục giảm áp suất cuối dòng chảy lưu lượng khơng tăng lên Dòng chảy tới hạn xảy khi: pb po k ( k /( k 1)) dòng chảy tới hạn xảy khi: pb po ( k /( k 1)) k 8.3 Lưu lượng xả dòng chảy tới hạn 8.3.1 Lưu lượng xả nước qm CHÚ THÍCH 1: 0,2883 = R 10 po v 0,2883C 8,3141 10 Giá trị áp dụng cho nước nhiệt nước bão hòa khơ Hơi nước bão hòa khơ nước có độ khơ tối thiểu 98 %, C hàm số mũ đẳng entropi điều kiện xả C CHÚ THÍCH 2: 3,948 = 3,948 k ( k 1) /( k 1) k 3600 105 R Giá trị k dùng để xác định C phải dựa điều kiện dòng chảy thực cửa vào van an tồn phải xác định theo Bảng TCVN 7915-7 8.3.2 Lưu lượng xả cho khí điều kiện dòng chảy tới hạn qm Kb poC M ZTo 2k k pb po k po v 0,2883C 2/k pb po ( k 1) / k ( k 1) /( k 1) k 8.5 Lưu lượng xả cho chất lỏng không bốc cháy dùng làm môi chất thử vùng chảy rối số Reynolds Ro lớn 80000 qm CHÚ THÍCH: 1,61 = 1,61 3600 10 105 Xác định cỡ kích thước van an toàn 9.1 Qui định chung po pb v Khơng cho phép tính tốn lưu lượng độ áp thấp độ áp thực phép thử để xác định đặc tính dòng chảy, cho phép tính tốn lưu lượng độ áp cao (xem 7.5) Các van có hệ số điều chỉnh xả chứng nhận xác lập dòng tới hạn áp suất ngược thử khơng có hệ số điều chỉnh xả chứng nhận áp suất ngược cao hơn, xem 7.3.3.4 9.2 Van để xả khí Khơng có phân biệt chất tên gọi chung hơi; thuật ngữ “khí” dùng để mơ tả khí hơi; Để tính tốn lưu lượng cho khí nào, phải giả thiết diện tích hệ số xả khơng đổi phải sử dụng phương trình cho Điều 9.3 Tính tốn lưu lượng CHÚ THÍCH 1: Phương trình áp dụng phụ thuộc vào mơi chất xả CHÚ THÍCH 2: Xem tính tốn Phụ lục A 9.3.1 Tính tốn lưu lượng cho nước (bão hòa nhiệt) dòng chảy tới hạn Qm = 0,2883C AKdr po v 9.3.2 Tính tốn lưu lượng cho nước ẩm Phương trình sau áp dụng cho nước ẩm đồng có độ khô 90 % cao Qm = po v 0,2883CAK dr x 9.3.3 Tính tốn lưu lượng mơi chất khí 9.3.3.1 Tính tốn lưu lượng mơi chất khí dòng chảy tới hạn Qm = poCAKdr M ZTo Qm A= poCK dr po v 0,2883CAK dr Qm M ZTo 0,2883CK dr po v 9.3.3.2 Tính tốn lưu lượng mơi chất khí dòng chảy tới hạn Qm = poCAKdrKb M ZTo 0,2883CAK dr K b Xem phương trình 8.4 Bảng TCVN 7915-7 9.3.4 Tính toán lưu lượng chất lỏng Qm = 1,61KdrKvA po pb v po v 10 Ghi nhãn niêm phong 10.1 Ghi nhãn vỏ van an toàn Việc ghi nhãn vỏ van an tồn nhãn ghi thân van nhãn ghi nhãn kẹp chặt chắn thân van Thông tin tối thiểu sau phải ghi nhãn tất van: a) ký hiệu cỡ kích thước (cửa vào), ví dụ DN xxx; b) ký hiệu vật liệu thân van; c) tên nhãn hiệu nhà sản xuất; d) mũi tên chiều dòng chảy chỗ đầu nối vào có kích thước áp suất danh định 10.2 Ghi nhãn biển nhận dạng Thông tin sau phải ghi biển nhận dạng kẹp chặt chắn với van an toàn: a) áp suất chỉnh đặt, tính bar theo áp kế; b) số hiệu tiêu chuẩn (TCVN 7915-1); c) tham chiếu kiểu nhà sản xuất; d) hệ số điều chỉnh xả chứng nhận thị môi chất chuẩn: “G” khí, “S” nước “L” chất lỏng; CHÚ THÍCH: Ký hiệu mơi chất đặt trước sau hệ số điều chỉnh xả chứng nhận, ví dụ G – 0,815 e) diện tích dòng chảy, tính milimét vng; f) giá trị nhỏ độ nâng, tính milimét, độ áp tương ứng biểu thị, ví dụ, tỷ lệ phần trăm áp suất chỉnh đặt 10.3 Niêm phong van an toàn Tất điều chỉnh bên phải niêm phong PHỤ LỤC A (tham khảo) CÁC VÍ DỤ VỀ TÍNH TỐN CỠ KÍCH THƯỚC CHO CÁC MƠI CHẤT KHÁC NHAU CHÚ THÍCH: Các ký hiệu đơn vị theo Điều A.1 Tính tốn lưu lượng mơi trường khí dòng chảy tới hạn (xem 9.3.3.1) VÍ DỤ 1: Tính tốn diện tích dòng chảy van an tồn dùng bình chứa khí nitơ, có áp suất lớn cho phép, PS 55 bar theo áp kế Hệ số điều chỉnh xả chứng nhận van an toàn (Kdr) độ áp 10 % = 0,87 Khối lượng phân tử khí [ M ] = 28,02 Số mũ đẳng entropi khí [ k ] = 1,40 Nhiệt độ xả khí = 20 oC Lưu lượng yêu cầu khí [ Qm ] = 18000 kg/h Áp suất chỉnh đặt = 55 bar Áp suất ngược áp suất khí To = 20 + 273 = 293 K Po = [55 x 1,1] + = 61,5 bar (abs) Từ pb po ( k /( k 1)) dòng chảy tới hạn k Qm Diện tích yêu cầu, A = C = 3,948 1,4 poCK dr 1,4 M ZTo (1, 1) /(1, 1) 2,7 Hệ số nén đánh giá từ liệu cơng bố Các tính tốn có liên quan sau: Áp suất qui đổi, pr = po pc đó: pc áp suất tới hạn = 33,94 bar (abs) (từ sổ tay nhiệt động lực học) Nhiệt độ qui đổi, Tr = To Tc Tc nhiệt độ tới hạn = 126,05 K (trừ sổ tay nhiệt động lực học) pr = 61,5/33,94 = 1,81 Tr = 293/126,05 = 2,32 Z = 0,975 (từ Hình TCVN 7915-7) 18000 A= 61,5 2,7 0,87 28,02 0,975 293 397,85mm VÍ DỤ 2: Khi Kdr chứng nhận độ áp % độ áp xả giữ 10 % ví dụ Tính tốn diện tích dòng chảy van an tồn dùng bình chứa khí nitơ có áp suất lớn cho phép PS 55 bar theo áp kế Hệ số điều chỉnh xả chứng nhận van an toàn [K dr] độ áp % = 0,87 Khối lượng phân tử khí [ M ] = 28,02 Số mũ đẳng entropi khí [ k ] = 1,40 Nhiệt độ xả khí = 20 oC Lưu lượng yêu cầu khí [ Qm ] = 18000 kg/h Áp suất chỉnh đặt = 55 bar Áp suất ngược áp suất khí To = 20 + 273 = 293 K Po = [55 x 1,1] + = 61,5 bar (abs) p Từ b po ( k /( k 1)) dòng chảy tới hạn k Qm Diện tích yêu cầu, A = poCK dr M ZTo C = 3,948 1,4 1,4 (1, 1) /(1, 1) 2,7 Hệ số nén đánh giá từ liệu công bố Các tính tốn có liên quan sau: Áp suất qui đổi, pr = po pc đó: pc áp suất tới hạn = 33,94 bar (abs) (từ sổ tay nhiệt động lực học) Nhiệt độ qui đổi, Tr = To Tc Tc nhiệt độ tới hạn = 126,05 K (trừ sổ tay nhiệt động lực học) pr = 61,5/33,94 = 1,81 Tr = 293/126,05 = 2,32 Z = 0,975 (từ Hình TCVN 7915-7) 18000 A= 61,5 2,7 0,87 28,02 0,975 293 397,85mm A.2 Tính tốn lưu lượng mơi trường khí dòng chảy tới hạn (xem 9.3.3.2) VÍ DỤ: Sử dụng giá trị từ ví dụ (nghĩa dòng chảy tới hạn), tính tốn diện tích xả yêu cầu áp suất ngược tăng lên từ áp suất khí đến 36,0 bar theo áp kế hệ số điều chỉnh xả chứng nhận 0,80 điều kiện p Từ b po k ( k /( k 1)) dòng chảy tới hạn CHÚ THÍCH: Từ pb po 36 (55 1,1) Qm Diện tích yêu cầu A = poCK dr K b Kb = M ZTo 2k k pb po k 2/ k pb po ( k 1) / k = 0,989 ( k 1)( k 1) k (Có thể tính tốn Kb tra theo Bảng TCVN 7915-7) 18000 A= 61,5 2,7 0,8 0,989 28,02 = 437,471 mm2 0,975 293 A.3 Tính tốn lưu lượng chất lỏng (xem 9.3.4) VÍ DỤ: Tính tốn diện tích dòng chảy van cần thiết để xả dầu điều kiện sau: Hệ số điều chỉnh xả chứng nhận van an toàn [ Kdr ] độ áp 10 % = 0,65 Lưu lượng yêu cầu dòng dầu yêu cầu độ áp 10 % [ Qm ] = 45000 kg/h Thể tích riêng [v] = 0,00107527 m3/kg = 1/mật độ Độ nhớt động lực học [µ] = 0,5 Pa.s Áp suất chỉnh đặt = 30 bar Áp suất ngược = bar Phương trình áp dụng Qm = 1,61KdrKvA po pb v Tính tốn diện tích dòng chảy giả thiết mơi chất khơng có độ nhớt Kv = A= Qm 1,61K dr v po pb po – pb = [30 x (1+10/100)+1-(3+1) = 30 bar A= 45000 1,61 0,65 0,00107527 = 257,43 mm2 30 1) Chọn lỗ lớn tiếp sau A’, trường hợp A’ = 380 mm nhận giá trị nhỏ hệ số điều chỉnh độ nhớt Kvm = 257,43 / 380 = 0,68 2) Tính tốn số Reynolds (Re) lưu lượng dòng chảy cho lỗ lựa chọn Re = = Qm 3,6 45000 3,6 0,5 A' 380 1447 Từ biểu đồ TCVN 7915-7 Kv = 0,92 > 0,68 3) Nếu ví dụ trên, Kvm ≤ Kv diện tích lựa chọn đủ để xả lưu lượng cho Nếu điều khơng lặp lại trình 1) 2) THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ANSI/ASME B1.20.1 Pipe threads, general purpose (inch) (Ren ống thông dụng) ... chảy tới hạn - Kd Hệ số xả a - Kdr Hệ số điều chỉnh xả chứng nhận (Kd x 0,9) a - Kv Hệ số điều chỉnh độ nhớt - k Số mũ đẳng entropi - M Khối lượng phân tử kg/kmol n Số lượng phép thử - po Áp suất... sau: Hàn giáp mép EN 12627; Hàn kiểu ống nối EN 12760; Nối bích EN 109 2-1 ; EN 109 2-2 ; EN 109 2-3 ; pr EN 175 9-1 ; Nối ren ISO 7-1 ; ren hệ inch theo ANSI/ASME B1.20.1 Có thể sử dụng kiểu đầu nối khác... có: - đầu mút nối ren, - đường kính lớn cửa vào 32 mm; - tỷ số áp suất nổ áp suất thiết kế tối thiểu 8; - áp suất thiết kế nhỏ 40 bar, - để sử dụng với môi chất không nguy hiểm; cho van có: - áp