TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 7915-5 : 2009
THIẾT BỊ AN TOÀN CHỐNG QUÁ ÁP – PHẦN 5 : HỆ THỐNG AN TOÀN XẢ ÁP CÓ ĐIỀU KHIỂN
Safety devices for protection against excessive pressure - Part 5 : Controlled safety pressure relief systems (CSPRS)
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này qui định các yêu cầu đối với các hệ thống an toàn xả áp có điều khiển (được viết tắt theo tiếng Anh: CSPRS) không phụ thuộc vào môi chất dùng để thiết kế hệ thống này.
Tiêu chuẩn này áp dụng được cho các van chính có đường kính dòng chảy từ 6 mm trở lên, được sử dụng ở áp suất từ 0,1 bar theo áp kế trở lên. Không có sự hạn chế về nhiệt độ.
Đây là một tiêu chuẩn sản phẩm và không đề cập đến việc sử dụng.
2. Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu dưới đây là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với tài liệu có ghi năm công bố, áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu không có năm công bố, áp dụng phiên bản mới nhất (bao gồm cả các 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 và các mối nối mặt bích - Mặt bích tròn dùng cho ống, van, phụ tùng nối ống và 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 và các mối nối mặt bích - Mặt bích tròn dùng cho ống, van, phụ tùng nối ống và 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 và các mối nối mặt bích - Mặt bích tròn dùng cho ống, van, phụ tùng nối ống và thiết bị phụ có ký hiệu PN - Phần 3: Mặt bích bằng hợp kim đồng).
prEN 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 và các mối nối bích - Mặt bích tròn dùng cho ống, van, phụ tùng nối ống và 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 của kết cấu thân - Phần 3: Phương pháp thực nghiệm).
EN 12627, Industrial Valves-Butt welding ends for Steel valves, (Van công nghiệp - Các đầu mút hàn giáp mép dùng cho các van thép).
EN 12760, Valves-Socket welding ends for Steel valves, (Van - Các đầu mút hàn theo kiểu ống nối dùng cho các van thép).
EN ISO 6708, Pipework components - Definition and selection of DN (nominal size) (ISO 6708: 1995), (Các bộ phận của đường ống - Định nghĩa và lựa chọn DN - Cỡ kích thước danh nghĩa)
IEC 61508 (all parts), Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety related systems, (An toàn về chức năng của các hệ thống liên quan đến an toàn điện/điện tử/điện tử khả lập trình).
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 và ký hiệu ren).
3. Thuật ngữ và định nghĩa
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau.
3.1. Hệ thống an toàn xả áp có điều khiển [controlled safety pressure relief systems (CSPRS)]
Hệ thống gồm có một van chính kết hợp với các bộ phận điều khiển (xem Hình 1a, Hình 1b và Hình 1c)
CHÚ THÍCH: Khi đạt tới áp suất chỉnh đặt, các lực điều khiển trên van chính tự động tác dụng, dỡ bỏ hoặc giảm đi bằng thiết bị điều khiển để cho van chính xả đi một lượng môi chất qui định nhằm ngăn ngừa áp suất vượt quá áp suất định trước. Hệ thống cũng được thiết kế để van chính đóng trở lại và ngăn ngừa sự tiếp tục xả thêm dòng môi chất sau khi điều kiện áp suất bình thường để làm việc đã được khôi phục lại.
3.1.1. Van chính (main valve)
Van bao gồm thân van và cơ cấu dẫn động, mở ra được mà không cần đến sự trợ lực của bất cứ năng lượng nào khác ngoài năng lượng của môi chất được xả theo nguyên lý trong 3.1.1.1 hoặc 3.1.1.2. (xem Hình 2).
3.1.1.1. Nguyên lý xả (relieving principle)
Nguyên lý trong đó có một van chính mở ra khi lực điều khiển được dỡ bỏ hoặc giảm đi và van chính lại đóng lại khi lực điều khiển được phục hồi (xem Hình 2 kiểu 1).
3.1.1.2. Nguyên lý chất tải (loading principle)
Nguyên lý trong đó van chính mở ra khi có tác dụng của lực điều khiển và van chính lại đóng lại khi lực điều khiển được dỡ bỏ (xem Hình 2 kiểu 2).
3.1.2. Bộ phận điều khiển (control unit).
Bộ phận thực hiện việc mở và đóng van chính.
CHÚ THÍCH: Thiết bị phải bao gồm ít nhất là hai hệ thống điều khiển riêng trong vận hành. Hệ thống điều khiển riêng có thể bao gồm điều khiển nhanh áp suất, cảm biến áp suất, đường cảm biến, mođun điều khiển và đường điều khiển (xem Hình 1a), Hình 1b), Hình 1c)).
3.1.2.1. Đường nhánh áp suất (pressure tapping line)
Đường đến bộ cảm biến áp suất (lực).
3.1.2.2. Đường cảm biến (sensing line)
Đường giữa bộ cảm biến áp suất và mođun điều khiển.
3.1.2.3. Đường điều khiển (control line)
Đường giữa mođun điều khiển và van chính.
3.1.2.4. Bộ cảm biến áp suất (pressure sensor)
Bộ so sánh trong đó có một giá trị điều chỉnh được của áp suất định trước được so sánh với áp suất của hệ thống thực.
CHÚ THÍCH: Khi đạt tới áp suất định trước, một tín hiệu được truyền đến bộ phận điều khiển. Tín hiệu đến bộ phận điều khiển được dỡ bỏ khi áp suất của hệ thống đã được hạ thấp xuống áp suất định trước.
3.1.2.5. Mođun điều khiển (control module)
Môđun biến đổi tín hiệu từ bộ cảm biến áp suất thành một lực để vận hành cơ cấu dẫn động van chính.
3.1.3. Nguyên lý mạch của bộ phận điều khiển (circuit principle of the control unit)
3.1.3.1. Nguyên lý mạch kín (closed Circuit principle)
Nguyên lý được đặc trưng bởi quá trình khi mất nguồn năng lượng điều khiển từ bên ngoài thì bộ phận điều khiển tác động đến sự chất tải hoặc giảm tải của van chính.
3.1.3.2. Nguyên lý mạch hở (open Circuit principle)
Nguyên lý được đặc trưng bởi quá trình khi mất nguồn năng lượng điều khiển từ bên ngoài thì bộ phận điều khiển không làm thay đổi sự chất tải hoặc giảm tải của van chính.
3.1.4. Lực điều khiển
Lực làm cho van chính vận hành và có thể được tạo ra bởi bản thân môi chất, lực cơ khí ví dụ, lò xo, trọng lượng, thuỷ lực, khí nén hoặc điện.
3.2. Áp suất (pressure)
3.2.1. Áp suất chỉnh đặt của CSPRS (set pressure of a CSPRS)
Áp suất định trước tại đó hệ thống an toàn xả áp có điều khiển (CSPRS) bắt đầu mở ra trong điều kiện làm việc.
CHÚ THÍCH: Đây là áp suất theo áp kế được đo tại đầu vào van chính tại đó các lực do áp suất có khuynh hướng mở van chính cho các điều kiện làm việc qui định cân bằng với các lực giữ đĩa van chính trên đế của đĩa van.
3.2.2. Áp suất lớn nhất cho phép, PS (maximum allowable pressure)
Áp suất lớn nhất dùng để thiết kế thiết bị do nhà sản xuất qui định.
3.2.3. Độ quá áp (overpressure)
Độ tăng của áp suất vượt quá áp suất chỉnh đặt, tại đó van chính đạt được độ nâng do nhà sản xuất qui định, thường được biểu thị bằng một tỷ lệ phần trăm của áp suất chỉnh đặt.
CHÚ THÍCH: Đây là độ quá áp được dùng để chứng nhận CSPRS.
3.2.4. Áp suất đóng (reseating pressure)
Giá trị của áp suất tĩnh trên đường vào tại đó đĩa van lại tiếp xúc với đế hoặc tại đó độ nâng bằng không (0).
3.2.5. Áp suất hiệu chỉnh nguội (cold differential test pressure)
Áp suất tĩnh trên đường vào tại đó van chính được chỉnh đặt để bắt đầu mở ra khi thử trên băng
CHÚ THÍCH: Áp suất hiệu chỉnh này bao gồm cả các giá trị hiệu chỉnh đối với các điều kiện vận hành, ví dụ, áp suất ngược và/hoặc nhiệt độ.
3.2.6. Áp suất xả (relieving pressure)
Áp suất lớn hơn hoặc bằng áp suất chỉnh đặt cộng với độ quá áp dùng để định cỡ kích thước của CSPRS.
3.2.7. Áp suất ngược (built-up back pressure)
Áp suất tồn tại ở đầu ra của van chính do dòng chảy qua van chính và hệ thống xả tạo nên.
3.2.8. Áp suất ngược dư (superimposed back pressure)
Áp suất tồn tại ở đầu ra của van chính tại thời điểm khi thiết bị yêu cầu tác động.
CHÚ THÍCH: Đây là kết quả của áp suất trong hệ thống xả do các nguồn khác.
3.2.9. Độ chênh áp (blowdown)
Độ chênh lệch giữa áp suất chỉnh đặt và áp suất đóng, thường được biểu thị bằng một tỷ lệ phần trăm của áp suất chỉnh đặt, trừ trường hợp các áp suất nhỏ hơn 3 bar thì độ chênh lệch này được biểu thị bằng bar.
3.2.10. Áp suất cảm biến mở (opening sensing pressure)
Áp suất định trước để đưa bộ cảm biến áp suất vào hoạt động.
Hình 1 a) - Hai đường điều khiển, nguyên lý xả
Hình 1 b) - Một đường điều khiển, nguyên lý xả
Hình 1 c) - Hai đường điều khiển, nguyên lý chất tải
CHÚ DẪN
1 | Van chính | 3.1 | Đường nhánh |
1.1 | Thân | 3.2 | Bộ cảm biến |
1.1.1 | Cửa vào | 3.3 | Đường cảm biến |
1.1.2 | Cửa ra | 3.4 | Modun điều khiển |
1.2 | Cơ cấu dẫn động | 4 | Đường điều khiển |
1.3 | Thông hơi | 5 | Van kiểm tra |
2 | Bộ phận điều khiển | 6 | Hệ thống được bảo vệ |
3 | Hệ thống điều khiển |
|
|
Hình 1 - Các ví dụ điển hình về các hệ thống điều khiển riêng đầy đủ
Hình 2b) - Kiểu 2: Nguyên lý chất tải
Hình 2 - Nguyên lý làm việc của van chính
3.2.11. Áp suất cảm biến đóng (closing sensing pressure)
Áp suất định trước để dừng hoạt động của bộ cảm biến áp suất.
3.3. Độ nâng (lift)
Chiều dài hành trình thực của đĩa van tính từ vị trí đóng.
3.4. Diện tích dòng chảy (flow area)
Diện tích mặt cắt ngang nhỏ nhất của dòng chảy (nhưng không phải là diện tích che) giữa cửa vào và đế của van được dùng để tính toán lưu lượng lý thuyết của dòng chảy mà không trừ đi bất cứ sự cản trở nào.
CHÚ THÍCH: Diện tích dòng chảy có ký hiệu là A.
Xem tiếp: Thiết bị an toàn chống quá áp – phần 5 : hệ thống an toàn xả áp có điều khiển - phần 2
Xem lại: Thiết bị an toàn chống quá áp - phần 4: van an toàn có van điều khiển - phần 4