Thiết bị an toàn chống quá áp - phần 4: van an toàn có van điều khiển - phần 3

7. Thử kiểu

7.1. Quy định chung

7.1.1. Ứng dụng

Phải xác định đặc tính làm việc và đặc tính dòng chảy của các van an toàn có van điều khiển bằng các phép thử kiểu phù hợp với điều này.

Điều này áp dụng cho các kiểu cơ cấu được định nghĩa trong 3.1. Đối với các kiểu khác xem:

- TCVN 7915-1 cho các kiểu khác của các van an toàn có van điều khiển khi bản thân van điều khiển là một van an toàn được tác động trực tiếp;

- TCVN 7915-5 đối với các hệ thống an toàn xả áp có điều khiển (CSPRS).

7.1.2. Các phép thử

Các phép thử để xác định đặc tính làm việc phải phù hợp với 7.2 và các phép thử để xác định đặc tính dòng chảy phải phù hợp với 7.3. Khi thực hiện riêng biệt các phép thử này thì các chi tiết của van có ảnh hưởng tới dòng môi chất phải đầy đủ và được lắp trong van.

Quy trình thử, đồ gá và thiết bị thử phải bảo đảm sao cho có thể xác lập được khả năng làm việc và lưu lượng ở áp suất xả trong các điều kiện đối áp.

7.1.3. Mục tiêu của các phép thử

Mục tiêu của các phép thử là xác định trong các điều kiện làm việc riêng, các đặc tính riêng của các van trước khi mở, trong khi xả và lúc đóng. Các đặc tính sau là các ví dụ, có thể có các đặc tính khác.

a) áp suất chỉnh đặt;

b) độ quá áp;

c) áp suất đóng/độ chênh áp;

d) khả năng tái tạo lại tính năng của van;

e) đặc tính cơ học của van được xác định bằng nghe hoặc nhìn như:

- khả năng đóng tốt;

- không có tiếng rung, tiếng giật, sự kẹt và/hoặc dao động có hại;

f) độ nâng khi quá áp.

7.1.4. Phương pháp thử

Các phép thử phải cung cấp các dữ liệu thích hợp để có thể xác định được đặc tính làm việc và đặc tính dòng chảy. Đối với các van có các mối nối ren trong trên đầu ra với cấu hình như đã chỉ dẫn trên Hình 2b) thì phải lắp một ống có chiều dày thích hợp và chiều dài tối thiểu phải bằng năm lần đường kính trong quá trình thử.

7.1.5. Kết quả được tính toán từ các phép thử

Lưu lượng lý thuyết của dòng chảy được tính toán theo 8.3 hoặc 8.4 và 8.5, khi sử dụng giá trị này cùng với lưu lượng thực tế của dòng chảy ở áp suất xả thì hệ số xả của van được tính toán theo 8.1.

7.1.6. Các thay đổi về thiết kế

Khi thực hiện các thay đổi trong thiết kế van an toàn có van điều khiển để ảnh hưởng tới đường đi của dòng chảy, độ nâng của van hoặc các đặc tính làm việc khác thì phải thực hiện các phép thử mới phù hợp với Điều 7.

7.2. Các phép thử để xác định đặc tính làm việc

7.2.1. Yêu cầu chung

Các van dùng để làm việc với không khí hoặc khí khác phải được thử khi sử dụng không khí, khí khác có đặc tính đã cho hoặc hơi quá nhiệt với nhiệt độ quá nhiệt tối thiểu là 10 °C. Các van dùng để làm việc với bất cứ loại hơi nào phải được thử với hơi, không khí hoặc khí khác có đặc tính đã cho. Các van dùng để làm việc với chất lỏng phải được thử với nước hoặc các chất lỏng khác có đặc tính đã cho.

Dung sai cho phép hoặc các giới hạn áp dụng cho các đặc tính làm việc như sau:

a) áp suất chỉnh đặt: ± 3 % áp suất chỉnh đặt hoặc ± 0,15 bar, lấy giá trị nào lớn hơn;

b) nếu van điều khiển được điều chỉnh tách biệt khỏi van thì áp suất dùng để điều chỉnh van điều khiển không thể giống như áp suất chỉnh đặt. Áp suất mở phải do nhà sản xuất quy định. Việc điều chỉnh van điều khiển phải bảo đảm sao cho duy trì được dung sai đối với áp suất chỉnh đặt đã nêu ở trên;

c) độ nâng: không nhỏ hơn giá trị do nhà sản xuất quy định;

d) độ quá áp: giá trị do nhà sản xuất công bố nhưng không vượt quá 10 % áp suất chỉnh đặt hoặc 0,1 bar, lấy giá trị nào lớn hơn;

e) độ chênh áp, không lớn hơn giá trị do nhà sản xuất công bố, nhưng ở trong các giới hạn sau:

f) độ quá áp và độ chênh áp của các van an toàn có van điều khiển có độ nâng hạn chế phải có cùng một dung sai hoặc các giới hạn như các van có độ nâng không hạn chế;

g) độ quá áp và độ chênh áp của các van an toàn có van điều khiển có tác động điều biến phải được kiểm tra và ổn định đối với các độ nâng khác nhau giữa giá trị nhỏ nhất và lớn nhất do nhà sản xuất công bố. Phải thiết lập đường cong giữa độ nâng của van chính và độ quá áp.

7.2.2. Đặc tính mở của van an toàn có van điều khiển

Nhà sản xuất phải quy định kiểu van điều khiển và cách vận hành van.

7.2.3. Thiết bị thử

Sai số của thiết bị đo áp suất được sử dụng trong quá trình thử không được lớn hơn 0,6% số chỉ áp suất thực.

Trong trường hợp các áp kế theo nguyên lý tương tự ống Bourdon thì thang đo đối với các áp suất ổn định phải được lựa chọn như sau:

- áp suất làm việc nhỏ nhất không được nhỏ hơn 35 % giá trị của thang đo lớn nhất;

- áp suất làm việc lớn nhất không được vượt quá 75 % giá trị của thang đo lớn nhất;

7.2.4. Van được sử dụng trong chương trình thử (tổ hợp của van điều khiển và van chính)

Các van an toàn có van điều khiển đem thử phải đại diện cho kết cấu, phạm vi áp suất và cỡ kích thước của các van có đặc tính làm việc yêu cầu. Phải tính đến tỷ số giữa diện tích cửa vào của van chính và diện tích dòng chảy và tỷ số giữa diện tích của dòng chảy và diện tích cửa ra của van chính.

Đối với các phạm vi cỡ kích thước của van chính bao hàm bảy hoặc nhiều hơn bảy cỡ kích thước thì phải thực hiện các phép thử trên ba cỡ kích thước. Nếu phạm vi cỡ kích thước bao hàm không quá sáu cỡ kích thước thì số lượng các cỡ kích thước được thử có thể giảm đi tới hai.

Khi một phạm vi cỡ kích thước được mỏ rộng khiến cho các van an toàn có van điều khiển được thử trước đây không đại diện được cho phạm vi cỡ kích thước này thì phải thực hiện thêm các thử nghiệm trên số lượng thích hợp các cỡ kích thước.

Các phép thử đối với tổ hợp van điều khiển và van chính phải được thực hiện khi sử dụng ba chỉnh đặt rất khác nhau của van điều khiển cho mỗi cỡ kích thước của van được thử. Khi yêu cầu ba áp suất thử cho một cỡ kích thước van thì yêu cầu này có thể đạt được bằng cách thử một van với ba chỉnh đặt khác nhau của van điều khiển hoặc ba van có cùng một cỡ kích thước tại ba chỉnh đặt rất khác nhau của van điều khiển. Mỗi phép thử phải được thực hiện tối thiểu là ba lần để xác lập và khẳng định khả năng tái tạo lại tính năng của van có thể chấp nhận được.

Trong trường hợp các van an toàn có van điều khiển thuộc cỡ kích thước chỉ được chế tạo ở các trị số áp suất danh định khác nhau thì phải thực hiện các phép thử khi sử dụng bốn chỉnh đặt khác nhau của van điều khiển bao hàm phạm vi các áp suất được sử dụng cho các van.

Đối với tất cả các phép thử, lò xo của van điều khiển phải được sử dụng ở chỉnh đặt áp suất nhỏ nhất.

Khi không thể bao hàm được một cách đầy đủ phạm vi cỡ kích thước thì phải sử dụng các mẫu của van chính theo tỷ lệ. Các mẫu có tỷ lệ giảm phải có đường kính nhỏ nhất của dòng chảy là 50 mm.

Tất cả các kích thước của đường đi dòng chảy trong mẫu phải hoàn toàn tỷ lệ với các kích thước tương ứng của van thực.

Tất cả các kích thước của các chi tiết có thể ảnh hưởng đến toàn bộ lực đẩy ra bởi môi chất đến các chi tiết chuyển động cũng phải theo tỷ lệ.

Trong trường hợp các hộp xếp, cho phép tuân theo tỷ lệ chỉ đối đường kính hiệu dụng trung bình.

Độ nhám của tất cả các bề mặt của đường đi dòng chảy của mẫu không được thô hơn độ nhám của các bề mặt tương ứng của van thực. Trước khi thực hiện các phép thử phải kiểm tra sự phù hợp của mẫu với các yêu cầu trên.

7.3. Các phép thử để xác định đặc tính của dòng chảy

7.3.1. Yêu cầu đối với thử nghiệm

Sau khi đã xác lập được đặc tính làm việc đáp ứng được yêu cầu, có thể sử dụng hơi nước, không khí hoặc khí khác có đặc tính đã cho làm môi chất cho các phép thử đặc tính của dòng chảy, trừ các van được thiết kế để làm việc với chất lỏng. Các van an toàn có van điều khiển để sử dụng với các chất lỏng phải được thử với nước hoặc chất lỏng khác có đặc tính đã cho. Hơn nữa, khi đánh giá lượng xả, đĩa van chính phải được hạn chế tới độ nâng nhỏ nhất như đã xác định bởi phép thử đặc tính làm việc ở độ quá áp đã lựa chọn.

7.3.2. Van được sử dụng trong chương trình thử

Van chính của các van an toàn có van điều khiển được thử phải cùng là loại van hoặc tương tự như các van được dùng cho các phép thử đặc tính làm việc (xem 7.2.4).

7.3.3. Quy trình thử

7.3.3.1. Điều kiện thử

Phương pháp thử, đồ gá và thiết bị thử phải được chấp thuận trước khi tiến hành thử nghiệm.

Phương pháp thử, đồ gá và thiết bị thử phải bảo đảm sao cho có thể xác lập được lưu lượng ở độ quá áp trong các điều kiện đối áp. Các phép thử có thể được thực hiện có hoặc không có van điều khiển.

7.3.3.2. Số lượng các van thử

Phải thực hiện các phép thử ở ba áp suất khác nhau có mỗi một trong ba cỡ kích thước của một kết cấu van chính đã cho trừ khi phạm vi cỡ kích thước bao hàm không quá sáu cỡ kích thước, khi đó số lượng các cỡ kích thước được thử có thể được giảm tới hai.

Khi một phạm vi cỡ kích thước được mở rộng từ phạm vi bao hàm ít hơn bảy cỡ kích thước tới phạm vi bao hàm bảy hoặc nhiều hơn bảy cỡ kích thước thì phải thực hiện các phép thử trên ba cỡ kích thước của các van (tổng cộng là chín thử nghiệm).

Trong trường hợp các van có kết cấu mới hoặc kết cấu đặc biệt thì chỉ chế tạo một cỡ kích thước ở các áp suất danh định khác nhau, các phép thử phải được thực hiện ở bốn áp suất chỉnh đặt khác nhau và chúng phủ toàn bộ dải áp suất sẽ được sử dụng cho van, hoặc ở các áp suất chỉnh đặt được xác định bởi các giới hạn của phương tiện thử.

7.3.3.3. Van có độ nâng hạn chế

Đối với van có độ nâng hạn chế, có thể xác định lưu lượng ở độ nâng hạn chế ngày sau các phép thử để xác định đặc tính dòng chảy ở độ nâng đầy đủ hoặc có thể được xác định sau đó. Trong trường hợp độ nâng hạn chế phải xác lập một đường cong liên hệ giữa hệ số xả và độ nâng của van, khi sử dụng ít nhất là bốn điểm tại tất cả các áp suất thử.

7.3.3.4. Giá trị áp suất thử

Phải thực hiện ba phép thử cho mỗi cỡ kích thước của van chính ở áp các áp suất thử và tỷ số giữa đối áp tuyệt đối và áp suất xả tuyệt đối nhỏ hơn 0,25.

Các phép thử này phải được thực hiện với đối áp là áp suất khí quyển.

7.3.3.5. Dung sai chấp nhận của phép thử dòng chảy

Trong tất cả các phương pháp đã mô tả về thử đặc tính của dòng chảy, tất cả các kết quả cuối cùng phải có sai lệch trong khoảng ± 5 % giá trị trung bình cộng.

Khi không đạt được các dung sai này trong thử nghiệm, để lập ra đường cong quan hệ giữa hệ số xả và tỷ số giữa đối áp tuyệt đối và áp suất xả tuyệt đối lớn hơn 0,25 thì phải chấp nhận đường cong minh họa quan hệ giữa hệ số xả thấp nhất và tỷ số này cho phạm vi các van chính được thử.

7.3.4. Điều chỉnh trong quá trình thử

Không được điều chỉnh van chính hoặc van điều khiển trong quá trình thử nghiệm. Theo sau bất cứ các thay đổi hoặc sai lệch nào trong các điều kiện thử phải có một khoảng thời gian thích hợp để cho phép tốc độ dòng chảy, nhiệt độ và áp suất đạt tới trạng thái ổn định trước khi lấy các số liệu chỉ thị.

7.3.5. Hồ sơ và kết quả thử

Hồ sơ phải bao gồm tất cả các quan sát, các phép đo, các số chỉ thị của dụng cụ đo và các biên bản hiệu chuẩn dụng cụ đo (nếu có yêu cầu) đối với mục tiêu của các phép thử. Hồ sơ thử gốc phải do cơ sở tiến hành thử nghiệm lưu giữ. Bản sao của tất cả các biên bản thử phải được cung cấp cho mỗi bên có liên quan đến các phép thử. Các sửa chữa và các giá trị được sửa chữa phải được đưa vào biên bản thử.

7.3.6. Thiết bị thử dòng chảy

Thiết bị thử phải được thiết kế và vận hành sao cho các số đo lưu lượng khi thử dòng chảy thực phải có độ chính xác trong khoảng ± 2 %.

7.4. Xác định hệ số xả

Để xác định hệ số xả K_d, xem 8.1.

7.5. Chứng nhận hệ số xả

Hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận K_dr của van an toàn có van điều khiển không được lớn hơn 90 % hệ số xả Kd được xác định bởi phép thử.

K_dr = 0,9 K_d

Không thể sử dụng hệ số xả hoặc hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận để tính toán lưu lượng ở độ quá áp thấp hơn độ quá áp tại đó đã thực hiện các phép thử để xác định đặc tính dòng chảy (xem 7.3), mặc dù chúng có thể được sử dụng để tính toán lưu lượng ở bất cứ độ quá áp nào cao hơn.

8. Xác định tính năng của van an toàn có van điều khiển

8.1. Xác định hệ số xả

Hệ số xả K_d được tính toán như sau:

K_d được tính toán tới ba chữ số sau dấu phẩy. Bất kỳ sự làm tròn số nào cũng phải làm tròn xuống.

8.2. Dòng chảy tới hạn và dưới tới hạn

Lưu lượng của khí hoặc hơi nước đi qua một lỗ, như diện tích dòng chảy của một van an toàn, tăng lên do áp suất cuối dòng được giảm đi tới áp suất tới hạn, tới khi đạt được dòng chảy tới hạn. Sự giảm thêm nữa của áp suất hạ lưu sẽ không làm cho lưu lượng tăng thêm nữa.

Dòng chảy tới hạn xảy ra khi

và dòng chảy tới hạn xảy ra khi

8.3. Lưu lượng xả ở dòng chảy tới hạn

8.3.1. Lưu lượng xả đối với hơi nước

Giá trị này áp dụng cho hơi nước quá nhiệt và bão hòa khô. Hơi nước bão hòa khô ở đây là hơi nước có tỷ phần độ khô nhỏ nhất là 98 %, trong đó C là một hàm số của số mũ đẳng entropi ở điều kiện xả.

Giá trị k dùng để xác định C phải dựa trên các điều kiện dòng chảy thực tại cửa vào van an toàn và phải được xác định từ Bảng 1 của TCVN 7915-7.

8.3.2. Lưu lượng xả cho khí bất kỳ trong điều kiện dòng chảy tới hạn

(xem các số quy tròn trong Bảng 2 của TCVN 7915-7)

8.4. Lưu lượng xả cho khí bất kỳ trong điều kiện dòng chảy dưới tới hạn

8.5. Lưu lượng xả cho chất lỏng không bốc cháy dùng làm môi chất thử trong vùng chảy rối ở đó số Reynolds Re bằng hoặc lớn hơn 80000.

9. Xác định cỡ kích thước của van an toàn có van điều khiển

9.1. Quy định chung

Không cho phép tính lưu lượng ở độ quá áp thấp hơn độ quá áp ở đó thực hiện các phép thử để xác định đặc tính của dòng chảy mặc dù phép tính lưu lượng ở bất cứ độ quá áp nào cao hơn (xem 7.5)

Các van có hệ số cản xả được chứng nhận được xác lập trên dòng tới hạn ở đối áp cho thử nghiệm có thể không có cùng một hệ số cản xả được chứng nhận ở đối áp cao hơn, xem 7.3.3.4.

9.2. Van để xả khí hoặc hơi

Không có sự phân biệt giữa các chất dưới tên gọi chung là hơi; thuật ngữ “khí” được dùng để mô tả cả khí và hơi.

Để tính toán lưu lượng của bất cứ khí nào, phải giả thiết hệ số xả và diện tích dòng chảy là không đổi và phải sử dụng các phương trình cho trong Điều 8.

9.3. Tính toán lưu lượng

CHÚ THÍCH 1: Phương trình được áp dụng phụ thuộc vào môi chất được xả.

CHÚ THÍCH 2: Xem tính toán trong Phụ lục A.

9.3.1. Tính toán lưu lượng cho hơi (bão hòa hoặc quá nhiệt) ở dòng chảy tới hạn

9.3.2. Tính toán lưu lượng hơi ẩm

Phương trình sau đây chỉ áp dụng cho hơi ẩm đồng nhất có độ khô 90 % và cao hơn

9.3.3. Tính toán lưu lượng đối với các môi chất khí

9.3.3.1. Tính toán lưu lượng đối với các môi chất khí ở dòng chảy tới hạn

9.3.3.2. Tính toán lưu lượng đối với môi chất khí ở dòng chảy dưới tới hạn

CHÚ THÍCH Để xác định K_b, xem phương trình trong 8.4 và Bảng 3 của TCVN 7915-7.

9.3.4. Tính toán lưu lượng đối với chất lỏng

Xem tiếp: Thiết bị an toàn chống quá áp - phần 4: van an toàn có van điều khiển - phần 4

Xem lại: Thiết bị an toàn chống quá áp - phần 4: van an toàn có van điều khiển - phần 2

Sưu tầm và biên soạn bởi: https://honto.vn