Меню

На какое давление отрегулирован дыхательный клапан

Дыхательные клапаны: основные типы и их назначение, принцип работы

Чтобы предотвратить образование вакуумной среды и своевременно запустить процесс откачки скопившегося воздуха или образовавшихся паров, на нефтяной резервуар монтируется дыхательный клапан. Сегмент использования данного элемента – нефтедобывающая промышленность и иные отрасли, связанные с переработкой нефтепродуктов.

Основные типы и назначение

Специализированные клапаны делятся на виды. Несмотря на то, что их действие схоже, все же отличаются условия при которых они могут эксплуатироваться. Различия заключаются и в степени производительности, а также максимально предельных параметрах, при которых они срабатывают.

  • Для закачки и выкачки газовых испарений используется устройство совмещенного механического типа. Часто устанавливается в вертикальных резервуарах. Главное – клапан СМДК защищает рабочую среду от возможных возгораний. Он оснащен встроенным огнепреградителем. Предназначается для нормализации давления, которое скапливается при обычных условиях в газовом пространстве емкости. Это устройство защищает от попадания искр и огня в стационарный сосуд. Изготавливается в соответствии с ГОСТом 15150-69. Данный регламент ориентируется на устойчивость к различным воздействиям климатических факторов внешней окружающей среды.
  • Для обеспечения герметичности вертикальных стационарных сосудов, в которых хранятся светлые нефтепродукты, устанавливается механический дыхательный элемент. Используется он с целью минимизации возможных потерь и испарения нефтяных продуктов. Его установка позволяет снизить риск загрязнения природы вредными парами. Может использоваться клапан КДМ в качестве предохранительного регулируемого устройства.
  • Совмещенные дыхательные элементы поддерживают необходимые параметры нормативных объемов естественных испарений. Во время выкачки и закачки нефтепродуктов они предотвращают возможность загрязнения экологии. Используется клапан КДС и для нормализации давления при всевозможных изменениях температурных показателей рабочей среды. Для уменьшения потерь нефтепродуктов при испарении в комплекте имеется специальный диск-отражатель. Крепится он под сам клапан. Минимальная пропускная способность регулируемого устройства устанавливается исходя из наибольшей выработки приемораздаточных действий.
  • Для герметизации ГП в резервуарах с нефтяными продуктами монтируется непромерзающий мембранный элемент. Благодаря его наличию уменьшается вероятность загрязнения окружающей местности, так как он срабатывает при излишних испарениях нефтепродуктов. Крепится клапан НДКМ на крыше вертикального стационарного сосуда. К самому резервуару он присоединяется специальным фланцевым переходником. Оснащен крышкой. Она необходима для предотвращения попадания в резервуар природных осадков и прямого потока воздуха. Имеется у него максимально допустимый срок эксплуатации, после чего он нуждается в незамедлительной замене, независимо от состояния. Этот срок составляет 10 лет.
  • Предохранительный клапан КПГ обеспечивает надежную защиту резервуару с нефтяным продуктом при повышенных показателях давления рабочей среды.

Все дыхательные клапаны с гидравлическим затвором имеют определенный принцип работы: когда испаряющаяся вязкая жидкость доходит до определенной отметки на регулирующем устройстве при образовании вакуума или повышении давления, открывается проход для рабочей среды. Когда же давление или вакуум нормализуются, жидкость клапана опять запирает внутренний затвор.

Важно учитывать сферу применения каждого представленного тип

Источник

На какое давление отрегулирован дыхательный клапан

10.5.4. Дыхательные клапаны резервуаров для нефтепродуктов

Дыхательные клапаны служат для поддержания допустимого давления в резервуарах в процессе слива, налива нефтепродукта, а также колебания температуры окружающей среды.

Читайте также:  Какие препараты пить постоянно при высоком давлении

Конструктивные параметры механических дыхательных клапанов выбирают расчетным путем, уточняют в процессе доводки и регулировки.

Максимальный расход газов через дыхательный клапан в процессе «выдоха» находят из выражения [53]:

(10.15)

где – наибольшее поступление жидкости в резервуар, м 3 /ч;

– увеличение объема газа в резервуаре за счет нагрева поверхности резервуара, м 3 /ч;

– увеличение объема газа в резервуаре при поступлении более теплого нефтепродукта, м 3 /ч;

(10.16)

здесь – коэффициент объемного расширения газа;

скорость нагрева газового пространства (принимается равной
0,0013 К/с );

максимальный объем газового пространства (принимается равным объему резервуара), м 3 ;

, (10.17)

где Е – опытный коэффициент, зависящий от разности температур (Т) закачиваемого нефтепродукта и газового пространства резервуара (табл. 10.5);
D – диаметр резервуара, м.

При работе резервуара на вакуум расход поступающего через клапан воздуха при «вдохе»:

(10.18)

где – расход жидкости из резервуара, м 3 /ч;

уменьшение объема газа в связи с охлаждением, м 3 /ч.

(10.19)

где – скорость охлаждения газового пространства (при дожде и ливне принимается равной 8∙10 -3 К/с).

Для упрощения расчетов дыхательных клапанов можно использовать следующие формулы [18]. Суммарная пропускная способность, м 3 /ч, для дыхательного клапана в процессе «выдоха» определяется выражением:

, (10.20)

где – расход закачиваемого нефтепродукта, м 3 / ч;

час -1 – поправка на изменение объема паров нефтепродукта в резервуаре от повышения температуры окружающего воздуха;

VР – геометрический объем резервуара, м 3 .

При откачке нефтепродукта из резервуара или снижении температуры окружающего воздуха давление в резервуаре становится меньше атмосферного и резервуар сжимается. Для устранения этого отрицательного явления в дыхательных клапанах устанавливают клапан, который открывается при разрежении, например, 200 Па. Это явление называют «вдохом». При возникновении разрежения в резервуаре клапан открывается и должен обеспечить поступление необходимого атмосферного воздуха, м 3 /ч.

Суммарную пропускную способность клапана вакуумметрического давления, м 3 /ч, находят из выражения:

(10.21)

где QОТ – расход откачиваемого нефтепродукта, м 3 /ч;

k2 = 0, 22 час -1 – поправка на изменение объема паров нефтепродукта в резервуаре от понижения температуры окружающего воздуха.

Окончательный расчет дыхательного клапана завершается определением его проходного сечения F по формуле:

, (10.22)

где – допустимая скорость паров нефтепродукта или воздуха при «выдохе» или «вдохе» резервуара (1 – 2 м/с).

Определив площадь проходного сечения, находим его характерный диаметр из выражения

. (10.23)

В таблице 10.6 приведены характеристики дыхательных клапанов, применяемых в резервуарах. Давление открытия прямого дыхательного клапана, работающего на «выдох», составляет, например, 2000 Па, обратного, работающего на «вдох» – 200 Па [53].

Техническая характеристика дыхательных клапанов

c пособность, м 3 / ч

Основной характеристикой дыхательного клапана является внутренний диаметр, определяющий его проходное сечение, необходимое для прохождения заданного количества паров нефтепродукта при рабочих параметрах эксплуатации (давление, температура, скорость).

Читайте также:  Баллоны высокого давления для сжатого воздуха гост

Характерным диаметром называют внутренний диаметр присоединяемого дыхательного клапана к резервуару. Характерные диаметры должны соответствовать ряду условных проходов (СТ СЭВ 254 – 76) в мм – 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500.

При необходимости на резервуар устанавливают несколько дыхательных клапанов и предохранительные клапаны, давление открытия которых на 10 % выше дыхательных.

Непримерзающий мембранный дыхательный клапан [18] типа НДКМ
(рис. 10.8) содержит соединительный патрубок 1 с седлом 2, тарелку 3 с нижней мембраной 4, зажатой между фланцами нижней 5 и верхней 6 частей корпуса, верхнюю мембрану 8 с дисками 9 и регулировочными грузами 10. Мембрана 8 закреплена в крышке 11, в которой имеются отверстия для сообщения камер под крышкой с атмосферой при помощи трубки 12. Диски 9 и тарелки 3 соединены цепочками 14. Мембранная камера через импульсную трубку 15 сообщается с газовым пространством резервуара. В нижней части корпуса размещён кольцевой огневой предохранитель 16. Для удобства обслуживания клапан имеет боковой люк 7. Амортизирующая пружина 13 предназначена для устранения колебаний затвора.

Рис. 10.8. Принцип работы и расчетная схема дыхательного клапана типа НДКМ – 350:

1 – соединительный патрубок; 2 – седло; 3 – тарелка; 4 – мембрана;
5 – нижняя часть корпуса; 6 – верхняя часть корпуса; 7 – боковой люк;
8 – верхняя мембрана; 9 – диски; 10 – регулировочные грузы; 11 – крышка; 12 – трубка;
13 – амортизирующая пружина; 14 – це­почки для соединения дисков;
15 – импульсная трубка; 16 – огневой предохранитель в виде сетки

Мембрану изготавливают из бензостойкой прорезиненной ткани. Площадь нижней мембраны 4 меньше верхней 8 на величину площади отверстия импульсной трубки 15. Непримерзаемость тарелки к седлу обеспечивается покрытием соприкасающихся поверхностей фторопластовой плёнкой. Клапан устанавливается на резервуарах с большой емкостью.

Клапан работает следующим образом. При создании в резервуаре (а соответственно, и в межмембранной камере) разрежения 200 Па, соответствующего пределу срабатывания клапана, тарелка 3 поднимается, и в газовое пространство поступает атмосферный воздух. При повышении избыточного давления в резервуаре до 2000 Па сила давления на верхнюю мембрану, благодаря большей её площади, больше, чем на нижнюю. Если разность сил превышает вес тарелки 3 и диска 9 с грузом 10, то верхняя мембрана, прогибаясь вверх, увлекает за собой тарелку 3, открывая путь в атмосферу паровоздушной смеси.

Пример выбора дыхательного клапана
для процесса «выдоха»

Дано: подача закачиваемого нефтепродукта 30 м 3 /ч или 0,0083 м 3 /с. Объем резервуара 700 м 3 .

Расчет дыхательного клапана начинают с определения его пропускной способности и характерного диаметра.

1. По формуле 10.20 находим необходимую пропускную способность клапана

= 2,71 ∙ 30 + 0,026 ∙ 700 = 99,5 м 3 /ч.

Выбираем клапан дыхательный КД – 150 с характерным диаметром 150 мм и пропускной способностью 100 м 3 /ч.

2. Площадь проходного сечения клапана

S = 2 / 4 = 3,14 ∙ 0,15 2 / 4 = 0,0176 м 2 .

3. Расход паров нефтепродукта через клапан

Q = S ∙,

откуда скорость истечения

Читайте также:  Если низкое давление что происходит с сосудами

= Q / S = 99,5 / 3600 / 0, 0176 = 1,5 м/с,

что не превышает допустимую скорость, равную 1 – 2 м/с.

Расчет давления открытия дыхательного клапана
для процесса «вдоха» и «выдоха»

Проанализируем работу дыхательного клапана НДКМ – 350, конструкция которого позволяет работать на «вдох» и «выдох». Характерный диаметр клапана 350 мм, пропускная способность 300 м 3 /час. Он имеет две мембраны с различной площадью. На рис. 10.8 показана конструкция и расчетная схема клапана НДКМ – 350, который устанавливается на резервуарах повышенной ёмкости [18].

Внутренний диаметр импульсной трубки принимаем 200 мм (Ф1). Наружный диаметр мембран 4 и 8 примем по 700 мм (Ф2 и Ф3).

1. Площадь мембраны диаметром 0,7 м равна

S8 = 2 / 4 = 3,14∙ 0,7 2 / 4 = 0,38 м 2 .

2. Рабочая площадь мембраны 4 равна (без площади отверстия импульсной трубки)

S4 = 0,38 – 3,14 ∙ 0,2 2 /4 = 0,38 – 0,03 = 0,35 м 2 .

3. Сила давления газов, действующая на мембрану, определяется выражением

F = S ∙P,

где S – дифференциальная площадь мембран, на которую действует избыточное давление;

P = 2000 Н/м 2 – перепад давления открытия клапана при избыточном давлении или «выдохе» и 200 Н/м 2 – перепад давления открытия клапана при разрежении или «вдохе» (принимаем в качестве расчетных данных).

Следует напомнить, что гидростатическое давление всегда перпендикулярно к мембране (площадке), на которую оно действует, и не зависит от угла наклона мембраны (формы).

При откачке нефтепродукта в резервуаре возникает давление меньше атмосферного, что может привести к его деформации. Когда вакуумметрическое давление достигнет 200 Н/м 2 , клапан должен открыться и впустить в резервуар атмосферный воздух.

Атмосферное давление действует через огневой предохранитель 16 на мембрану 4.

4. Площадь мембраны 4 (кольцевая поверхность) со стороны атмосферного воздуха равна

Ф 2 2 /4 – D 2 Т /4 = 3,14 × 0,7 2 /4 – 3,14 × 0,4 2 /4 = 0,26 м,

где DТ – диаметр тарелки 3 клапана в зоне седла 2.

5. Определим силу, поднимающую тарелку 3 (запорный орган),

F1 = P = 0,26 × 200 = 52 Н.

6. Вес груза, прижимающий клапан к седлу, должен быть равен

откуда масса тарелки 3 будет равна

Настройка срабатывания клапана в процессе «вдоха» осуществляется грузами, расположенными в зоне тарелки 3.

Рассмотрим открытие клапана при избыточном давлении в резервуаре.

7. Сила давления газов на дифференциальную площадку будет равна

F2 = S ∙ P = (0,38 – 0,35) ∙ 2000 = 60 Н.

8. Вес груза, прижимающий клапан к седлу, должен быть равен

откуда масса груза 10 будет равна

Тарелка 3 и седло 2 герметично соединяются друг с другом путем притирки. Настройка срабатывания клапана в процессе «выдоха» осуществляется грузами, расположенными в зоне тарелки 3 и верхней мембраны 8. В нашем примере масса груза 10 на мембране 8 составит 0,8 кг.

Для эффективной работы дыхательных клапанов они оборудуются дисками-отражателями. В процессе «вдоха» вертикальное движение воздушного потока переходит в горизонтальное. Вошедший воздух оттесняет пары нефтепродукта вниз, а сам занимает положение под кровлей [18].

Источник

Adblock
detector