Requisits de rendiment de la vàlvula de seguretat

La vàlvula de seguretat és un dispositiu de seguretat que s'utilitza per evitar que la pressió de l'equip a pressió superi el valor permès. La funció de la vàlvula de seguretat es realitza mitjançant el següent procés d'acció: quan el sistema arriba a la pressió màxima admissible, la vàlvula de seguretat es pot obrir amb precisió i assolir ràpidament l'alçada d'obertura nominal i descarregar la quantitat nominal de medi de treball; la vàlvula de seguretat està en estat obert. La descàrrega ha de ser estable; quan la pressió del sistema baixa a un cert valor, la vàlvula de seguretat s'ha de tancar a temps i, en estat tancat, s'ha de mantenir segellada. A continuació es descriuen els requisits bàsics de rendiment de les vàlvules de seguretat.

1. Obriu amb precisió

La vàlvula de seguretat ha d'obrir-se de manera fiable fins a l'alçada d'obertura especificada sota la pressió predeterminada i assolir la capacitat de descàrrega especificada. Aquest és el requisit bàsic per a la vàlvula de seguretat. És a dir, quan la pressió d'entrada de la vàlvula de seguretat arriba a la pressió de tarada predeterminada, la vàlvula de seguretat ha d'obrir-se amb precisió i assolir ràpidament l'alçada d'obertura especificada.

Quan la pressió del sistema arriba a la pressió màxima admissible, la resposta insensible de la vàlvula de seguretat a l'augment de la pressió provocarà situacions perilloses com ara la ruptura i el dany de calderes, recipients a pressió i canonades. El perill és més elevat, especialment per a medis gasosos compressibles.

La pressió de regulació de la vàlvula de seguretat no ha de ser superior al valor de pressió de disseny de la caldera, el recipient a pressió i la canonada.

La desviació de la pressió positiva de la vàlvula de seguretat està clarament estipulada en les regulacions i normes pertinents. Quan la vàlvula de seguretat s'ajusta per a la pressió de configuració, la seva desviació s'ha de controlar estrictament dins del rang especificat.

2. Emissions estables

Després que la vàlvula de seguretat arribi a l'alçada d'obertura especificada, manté un estat de descàrrega estable i pot descarregar una quantitat nominal de medi de treball. Durant el procés de descàrrega del medi hi ha d'haver bones propietats mecàniques (sense salts de freqüència, vibracions, etc.). Aquest requisit és molt important.

La vàlvula de seguretat ha de tenir una estructura raonable i una molla amb una rigidesa raonable per mantenir bones característiques mecàniques i una capacitat de descàrrega estable. La mida del pas de flux de la vàlvula de seguretat ha de complir els requisits de paràmetres requerits per al càlcul. Si l'àrea de la secció transversal del pas de flux és massa petita, després d'obrir la vàlvula de seguretat, la part de sobrepressió del medi no es pot descarregar a temps i la pressió del sistema continua augmentant, cosa que és molt perillosa. Al contrari, si l'àrea de la secció transversal del pas de flux és massa gran, després d'obrir la vàlvula de seguretat, la pressió baixarà bruscament per sota de la pressió de treball i el disc de la vàlvula de seguretat es tancarà i provocarà un impacte violent al seient de la vàlvula; tanmateix, com que no s'ha eliminat el factor d'augment de la pressió del sistema, el disc es tornarà a obrir per formar un salt de freqüència i, com a resultat, el seient de la vàlvula i la superfície de segellat del disc es danyaran a causa dels impactes repetits. Quan s'utilitzen vàlvules de seguretat per a líquids incompressibles, els salts de freqüència també poden causar cops d'ariet al sistema.

La pressió d'entrada de la vàlvula de seguretat quan arriba a l'alçada d'obertura nominal s'anomena pressió de descàrrega. Si s'utilitza en diferents medis o en el mateix medi sota diferents condicions de treball, la seva pressió de descàrrega nominal és diferent, cosa que s'estipula clarament en les regulacions i normes pertinents. Normalment s'expressa com el percentatge de la pressió de configuració que supera el valor. El disseny estructural de la vàlvula de seguretat ha de garantir que la pressió de descàrrega nominal estigui estrictament controlada dins del rang especificat.

3. Tancament a temps

Quan la descàrrega de la vàlvula de seguretat redueix la pressió del mitjà a un cert valor, la tapa de la vàlvula entra en contacte amb la superfície de segellat del seient de la vàlvula i torna a l'estat tancat. La vàlvula de seguretat es pot assentar i tancar a temps i de manera efectiva, la qual cosa és un indicador important d'un bon rendiment.

L'acció de la vàlvula de seguretat no requereix necessàriament que l'equip o el sistema deixi de funcionar o que es repari. De vegades, l'acció de la vàlvula de seguretat és causada per factors accidentals com ara un mal funcionament del sistema. En aquest cas, no és desitjable que la pressió de retorn de la vàlvula de seguretat sigui massa inferior a la pressió de treball. Una pressió de retorn massa baixa significa una pèrdua excessiva d'energia i de medi, i interromp el funcionament normal de tot el sistema. Al contrari, la pressió del respatller del seient no és massa alta. Si la pressió de retorn és propera a la pressió d'obertura, és fàcil que la vàlvula de seguretat es torni a obrir, cosa que fa que la vàlvula de seguretat salti amb freqüència i no és propici per restablir el segellat després del tancament. A més, en cas que la vàlvula de seguretat no es pugui tancar de manera fiable, ja que el medi entre les superfícies de segellat no es talla completament, és impossible restaurar el rendiment de segellat sota la pressió de treball normal del sistema.

El disseny de la vàlvula de seguretat ha de garantir que es pugui tancar ràpidament i eficaçment. Un retorn ràpid i potent del seient és més propici per a l'establiment de la segellabilitat que un retorn gradual i lent del seient.

El rendiment de retorn del seient de la vàlvula de seguretat es mesura relativament pel valor de la pressió d'obertura, que generalment es determina per la diferència de pressió d'obertura i tancament. Les vàlvules de seguretat utilitzades per a diferents mitjans tenen diferents diferències de pressió d'obertura i tancament, que estan clarament estipulades en les regulacions i normes pertinents.

4. Segellat fiable

Quan el sistema protegit es troba a la pressió de funcionament normal, la vàlvula de seguretat tancada té un rendiment de segellat bo i fiable. A causa de les fuites de la vàlvula de seguretat, es perdrà el medi de treball (de vegades un medi molt car o perillós), augmentarà el consum d'energia i l'entorn i l'atmosfera circumdants es contaminaran pel medi de treball. Les fuites excessives fins i tot afectaran el funcionament normal de l'equip o sistema, i fins i tot obligaran el dispositiu a deixar de funcionar. Les fuites contínues també corroiran la superfície de segellat de la vàlvula de seguretat, provocant una fallada completa de la vàlvula de seguretat.

Restablir el segellat després d'accionar la vàlvula de seguretat és més difícil que mantenir l'estat de segellat original. Com que la vàlvula de seguretat està tancada, la pressió mitjana actua sobre la superfície més gran del disc de la vàlvula, però abans d'obrir-se, només actua sobre la superfície més petita restringida per la superfície de segellat. Per tant, és probable que el rendiment de segellat de la vàlvula de seguretat es redueixi després de l'operació i, per tant, es perdi. En particular, és més difícil resoldre el segellat del seient posterior de la vàlvula de seguretat d'acció directa. En les vàlvules de seguretat amb mecanismes d'accionament auxiliars, aquest problema es resol mitjançant un segellat forçat.

És més difícil exigir que les vàlvules de seguretat mantinguin l'estanquitat que les vàlvules que s'utilitzen generalment per a vàlvules de tancament. Com que no hi ha una gran força aplicada entre els segells, el disc de la vàlvula de seguretat s'adhereix al seient de la vàlvula només per formar una pressió de segellat amb una petita pressió específica del segellat. La pressió de segellat està determinada per la diferència entre la pressió de taratge de la vàlvula de seguretat i la pressió de funcionament de l'equip, generalment un valor petit (normalment el 10% de la pressió de taratge), per la qual cosa la mida i la rugositat superficial de la superfície de segellat de la vàlvula de seguretat són molt estrictes.

Els requisits d'estanquitat de la vàlvula de seguretat varien segons el medi o les condicions de treball. En general, és difícil aconseguir una vàlvula de seguretat amb una superfície de segellat metall-metall que no aconsegueixi fuites. La vàlvula de seguretat amb una estructura de segellat suau de metall-no metall té un rendiment de segellat molt millor.