Riepilogo veloce
Rilievo della cavità della valvola a sfera protegge la cavità corporea isolata tra due sedi chiuse dall'aumento di pressione causato dal liquido intrappolato, dall'aumento della temperatura o dalla vaporizzazione. La questione ingegneristica chiave non è solo se una valvola è una valvola a sfera, ma come la disposizione della sua sede risponde alla pressione nella cavità.
- Le sedi SPE sono comunemente associate allo scarico automatico della pressione nella cavità, ma il comportamento effettivo dipende dal design della sede del produttore.
- Le sedi DPE forniscono un comportamento di tenuta bidirezionale più forte, pertanto potrebbe essere necessario uno scarico della cavità esterno o ingegnerizzato quando la cavità del corpo può essere isolata.
- DBB e DIB descrivono la funzionalità di isolamento; SPE e DPE descrivono il comportamento di risposta alla pressione del sedile. Sono correlati, ma non sono lo stesso concetto.
- I liquidi intrappolati e i servizi criogenici richiedono particolare attenzione poiché l'espansione termica o la vaporizzazione possono aumentare rapidamente la pressione della cavità corporea.
Lo scarico della cavità della valvola a sfera è la strategia di gestione della pressione utilizzata per impedire che una cavità isolata del corpo della valvola a sfera superi la pressione consentita dal progetto della valvola. In una valvola a sfera chiusa, il fluido può rimanere intrappolato tra le sedi a monte e a valle. Se il volume intrappolato è liquido, o se un liquido criogenico successivamente si riscalda e vaporizza, una variazione di temperatura relativamente piccola può creare un aumento significativo della pressione all'interno della cavità.
La soluzione giusta non è sempre una valvola di sicurezza separata installata sul corpo valvola. Lo scarico della pressione nella cavità può essere fornito da un design della sede con scarico automatico, un comportamento della sede con effetto pistone singolo, un percorso di equalizzazione della pressione progettato, una disposizione della sfera con sfiato ove applicabile o una valvola di scarico esterna e un pacchetto di tubazioni di scarico quando le specifiche del progetto lo richiedono. La risposta corretta dipende dal tipo di valvola, dalla disposizione delle sedi, dalle condizioni di servizio e dalla direzione di scarico richiesta.
01 Che cos'è lo scarico della cavità della valvola a sfera?
Lo scarico della cavità nelle valvole a sfera è il rilascio controllato o l'equalizzazione della pressione dalla cavità del corpo della valvola. La cavità del corpo è lo spazio attorno alla sfera e tra i due gruppi del sedile. Quando la pallina è chiusa ed entrambe le sedi sigillano, questo spazio può isolarsi dalla linea.
Per il servizio del gas, la pressione intrappolata può essere gestibile a seconda del design della valvola e delle condizioni operative. Per il servizio con liquidi, soprattutto quando il liquido non è comprimibile ed esposto al calore, la pressione nella cavità intrappolata può aumentare rapidamente. Il rischio tecnico non è la normale fluttuazione della pressione della tubazione. Il rischio è che la pressione intrappolata nella cavità superi i limiti di progettazione della sede, del sistema di tenuta dello stelo, dei componenti della cavità del corpo o del corpo della valvola.
Nota tecnica: non dare per scontato che ogni valvola a sfera allevi automaticamente la pressione nella cavità corporea. Il comportamento effettivo deve essere confermato dal design della sede, dal disegno della valvola, dalla scheda tecnica del produttore e dalle specifiche di progetto.
02 Perché la pressione intrappolata nella cavità può diventare pericolosa
Quando la cavità è piena di liquido intrappolato, l'espansione termica può aumentare la pressione anche se la pressione della tubazione è stabile. La sequenza è solitamente semplice:
- La valvola a sfera si chiude ed entrambe le sedi isolano la cavità del corpo.
- Il liquido rimane intrappolato all'interno della cavità.
- Il calore ambientale, la variazione della temperatura del processo o il tracciamento elettrico aumentano la temperatura del fluido.
- Il liquido intrappolato si espande, ma il volume della cavità non può espandersi abbastanza.
- La pressione nella cavità aumenta fino a quando il design della sede non la scarica o finché non si apre un altro percorso di scarico.
La pressione incontrollata della cavità del corpo può influire sulla tenuta della sede, sugli inserti della sede, sulle guarnizioni morbide, sull'imballaggio dello stelo, sulle guarnizioni del corpo e sulla coppia operativa. Nei casi più gravi può diventare un pericolo di sovrapressione. Per questo motivo, lo scarico della cavità della valvola a sfera rientra nella discussione sulla scelta della valvola, non solo nella risoluzione dei problemi di manutenzione dopo che la valvola è già installata.
Per una selezione più ampia di pressione e temperatura, utilizzare il guida alla valutazione della pressione-temperatura della valvola insieme alla scheda tecnica della valvola vera e propria. La valutazione della classe da sola non ti dice come si allevierà la cavità corporea.
03 Come si accumula la pressione nella cavità della valvola a sfera
In molte valvole a sfera flottanti o montate su perno, due sedi entrano in contatto con la sfera. Quando la valvola è chiusa, i lati a monte e a valle sono isolati dall'interfaccia sede sfera. La cavità corporea tra tali sedi può quindi contenere fluido di processo. Il fatto che la pressione intrappolata possa auto-alleviarsi dipende principalmente da come il sedile si muove sotto pressione differenziale.
| Condizione | Domanda di ingegneria | Perché è importante |
|---|---|---|
| Valvola chiusa con liquido intrappolato | La cavità può scaricare verso un lato a pressione inferiore? | L'espansione termica può aumentare la pressione nella cavità corporea oltre i limiti consentiti. |
| Disposizione dei posti SPE | Il design della sede consente lo scarico automatico alla pressione differenziale progettata? | Molti modelli SPE possono alleviare la pressione nella cavità, ma il comportamento esatto dipende dal produttore. |
| DPE o disposizione dei sedili altamente isolante | Esiste un percorso di soccorso esterno o artificiale? | Non assumere l'autoscaricamento automatico della cavità quando entrambe le sedi sigillano dalla pressione della cavità. |
| Servizio con liquidi criogenici o volatili | Cosa succede se il liquido intrappolato si riscalda o vaporizza? | L'aumento della pressione può essere rapido e deve essere risolto prima dell'installazione. |
04 Metodi comuni di scarico delle cavità delle valvole a sfera
Esistono diversi modi validi per gestire la pressione nella cavità della valvola a sfera. Il metodo migliore dipende dal fluido di servizio, dalla classe di pressione, dalla costruzione della valvola, dalla destinazione dello scarico e dai requisiti di sicurezza del progetto.
| Metodo di rilievo | Come funziona | Applicazione tipica | Limitazione importante |
|---|---|---|---|
| Sedile SPE ad scarico automatico | La sede può spostarsi sotto la pressione differenziale tra cavità e linea e scaricare verso un lato a pressione inferiore. | Molte valvole a sfera con articolazione in cui il design della valvola richiede lo scarico automatico della cavità. | La pressione e la direzione di azione devono essere verificate in base al progetto della sede del produttore. |
| Sfera ventilata o foro di equalizzazione della pressione | Un passaggio progettato equalizza la cavità con un lato di pressione specificato. | Servizi selezionati in cui è accettabile una direzione di scarico fissa. | La direzione di installazione e il lato di pressione sono fondamentali; non è uno sfiato bidirezionale universale. |
| Valvola di sicurezza per cavità esterna | Un dispositivo di scarico separato protegge la cavità corporea isolata. | DPE, DIB o servizi di isolamento speciali in cui la cavità potrebbe non risolversi da sola. | La pressione impostata deve essere definita in base ai limiti di progettazione della valvola e ai requisiti di progettazione. |
| Tubazione di scarico esterna o linea di ritorno controllato | La pressione della cavità viene indirizzata verso una destinazione sicura in base al P&ID. | Servizi di idrocarburi, tossici, infiammabili, criogenici o a scarico chiuso. | Non si deve presumere che il sollievo si scarichi nell'atmosfera. |
| Disposizione di scarico ingegnerizzata specifica per il progetto | Il produttore della valvola e l'ingegnere progettista definiscono un percorso di scarico della pressione convalidato. | Mezzi speciali, alta pressione, bassa temperatura o specifiche di isolamento rigorose. | Deve essere rivisto rispetto al disegno effettivo della valvola e ai requisiti di ispezione. |
05 Sedi SPE vs DPE e scarico della pressione nella cavità
SPE significa effetto pistone singolo. In un tipico design della sede SPE, quando la pressione nella cavità del corpo diventa superiore alla pressione della tubazione adiacente in base al differenziale di progettazione richiesto, la sede può rispondere in modo da consentire alla pressione della cavità di diminuire verso il lato a pressione inferiore. Questo è il motivo per cui i sedili SPE sono spesso descritti come ad alleggerimento automatico. Il movimento esatto, l'equilibrio della tenuta e la pressione differenziale non sono numeri universali; dipendono dal design del produttore della valvola.
DPE significa doppio effetto pistone. Un sedile DPE può sfruttare la pressione proveniente da diverse direzioni per rinforzare la tenuta. Ciò è utile per l'isolamento, ma significa anche che la cavità potrebbe non scaricare automaticamente allo stesso modo di un sedile SPE. Quando entrambe le sedi creano una cavità altamente isolata, potrebbe essere necessaria una disposizione di scarico della pressione nella cavità esterna o un altro percorso di scarico convalidato.
| Caratteristica | Sede SPE | Sedile DPE |
|---|---|---|
| Comportamento di auto-sollievo della cavità | Comunemente in grado di scaricare automaticamente la pressione nella cavità nella direzione progettata. | Non si dovrebbe presumere che si possa effettuare l'auto-sollievo senza un percorso di soccorso verificato. |
| Direzione della pressione | Risponde tipicamente alla pressione proveniente da una direzione effettiva. | Può sigillare con pressione che agisce da più di una direzione. |
| Caratteristica di isolamento | Spesso selezionato quando lo scarico della pressione nella cavità è parte della funzione del sedile. | Spesso selezionato dove è richiesto un comportamento di isolamento più forte. |
| Tipica preoccupazione ingegneristica | Confermare la direzione dello scarico e l'effettiva azione del sedile. | Confermare se la pressione della cavità intrappolata necessita di uno scarico esterno. |
| Considerazione sullo sgravio esterno | Potrebbe non essere richiesto se il design del sedile fornisce un auto-sollievo accettabile. | Spesso considerato per DIB o condizioni di servizio altamente isolanti. |
06 Qual è la relazione tra lo scarico della cavità e le valvole a sfera DBB e DIB
DBB e DIB sono termini di isolamento e funzionalità dei posti a sedere. SPE e DPE sono principi di risposta alla pressione della sede. Sono correlati nella scelta della valvola, ma non dovrebbero essere trattati come identici.
A Valvola a sfera DBB e DIB dovrebbe sempre essere rivisto per il comportamento della pressione nella cavità corporea. Le soluzioni DBB richiedono comunemente un'attenta valutazione dello spurgo della cavità e della funzionalità dello sfiato. Le configurazioni DIB, soprattutto dove vengono utilizzate disposizioni dei sedili altamente isolanti, richiedono una considerazione esplicita di come verrà alleviata la pressione intrappolata nella cavità corporea.
Non semplificare la regola in “DBB uguale a SPE” o “DIB uguale a DPE”. Le configurazioni effettive DIB-1, DIB-2 e DBB variano in base al design del produttore. L'approccio corretto è verificare la configurazione del sedile, la funzione di sfiato/sfiato e la direzione di scarico specificata prima di ordinare.
07 Scarico della cavità nelle valvole a sfera criogeniche
Il servizio criogenico rende particolarmente importante il sollievo dalla cavità. Una piccola quantità di liquido criogenico intrappolato all'interno di una valvola a sfera chiusa può assorbire il calore ambientale. Quando il liquido si riscalda, si espande o vaporizza, la pressione nella cavità corporea può aumentare rapidamente. Questo è il motivo per cui le valvole a sfera criogeniche spesso richiedono una strategia di scarico della cavità chiaramente definita.
A valvola a sfera criogenica può utilizzare una sfera ventilata, un sedile con scarico automatico o una disposizione di scarico della cavità ingegnerizzata. Il progetto deve essere confermato dal disegno del produttore e dai requisiti di progetto. Anche nel GNL, nel gas industriale e nei servizi chimici a bassa temperatura, la destinazione dei soccorsi è importante. Il percorso di scarico della cavità dovrebbe instradare la pressione verso un sistema sicuro come definito dal P&ID e dalle norme di sicurezza del progetto.
08 Quando è necessaria la rimozione della cavità esterna?
Lo scarico della cavità esterna viene normalmente preso in considerazione quando non è possibile fare affidamento sul design della sede interna per proteggere la cavità o quando le specifiche del progetto richiedono un percorso di scarico della pressione dedicato. È particolarmente rilevante per liquidi intrappolati, disposizioni dei sedili DPE, servizio DIB, fluidi criogenici, mezzi infiammabili, mezzi tossici e sistemi in cui lo scarico nell'atmosfera non è accettabile.
La decisione dovrebbe essere presa in base ai limiti di progettazione della valvola, alle condizioni di processo e ai requisiti di sicurezza del progetto. Se è necessaria una valvola di sicurezza esterna, la pressione impostata deve essere definita dalla pressione consentita della cavità del corpo valvola e dalle basi ingegneristiche del progetto. Non va dedotto da un valore generico.
09 Lista di controllo per la selezione dello scarico della cavità della valvola a sfera
Per una selezione affidabile, l'acquirente e il produttore della valvola dovrebbero confermare quanto segue prima della produzione:
| Tipo di valvola | Valvola a sfera flottante o montata su perno |
| Dimensioni e classe di pressione | NPS/DN, Classe/PN, pressione di progetto e requisiti di prova |
| Intervallo di temperatura | Temperatura di progetto, intervallo operativo, condizioni di avvio e arresto |
| Medio | Servizio con liquido, gas o bifase, inclusa la possibilità di liquido intrappolato |
| Disposizione dei posti | Configurazione del sedile SPE, DPE o specifica del produttore |
| Requisito di isolamento | DBB, DIB-1, DIB-2 o funzione di isolamento definita dal progetto |
| Direzione di soccorso richiesta | A monte, a valle, sfiato della cavità, linea di ritorno controllata o percorso progettato |
| Obbligo di agevolazione esterna | Valvola di sicurezza, tubazione di sicurezza, scarico chiuso o disposizione specifica per il progetto |
| Servizio speciale | Sostanze criogeniche, ignifughe, per servizio acido, tossiche, infiammabili o polimerizzanti |
| Documentazione | Disegno della valvola, disposizione delle sedi, prova di pressione, certificati dei materiali e registri di ispezione |
Per la pianificazione della documentazione, il certificati delle valvole e documenti di qualità La guida può aiutare gli acquirenti a specificare cosa dovrebbe essere fornito con il pacchetto della valvola.
10 Cosa devono specificare gli acquirenti in una richiesta di offerta
Quando richiedi un preventivo per valvole a sfera industriali con requisiti di scarico della cavità, evitare di chiedere solo “una valvola a sfera con scarico della pressione”. Questa formulazione è troppo ampia. Una richiesta di offerta migliore fornisce al produttore dati di processo sufficienti per confermare la progettazione del sedile e la strategia di scarico.
Dati della richiesta di offerta da inviare: dimensione della valvola, classe di pressione, temperatura di progetto, temperatura di esercizio, mezzo, fase, possibilità di liquido intrappolato, preferenza flottante o perno, requisito SPE/DPE, requisito DBB/DIB, direzione di scarico della cavità, requisito di scarico esterno, destinazione di scarico, requisito di sicurezza antincendio e documenti di ispezione/test richiesti.
Se anche le prestazioni relative alle perdite rientrano tra le preoccupazioni del progetto, rivedere il prestazioni di tenuta della valvola guida insieme al requisito di sollievo dalla cavità. La tenuta della sede e il comportamento della pressione nella cavità devono essere valutati insieme.
Domande frequenti
Cos'è lo scarico della cavità in una valvola a sfera?
Lo scarico della cavità è il rilascio controllato o l'equalizzazione della pressione dalla cavità del corpo tra le sedi della valvola a sfera. Protegge la cavità isolata dall'aumento di pressione causato dal fluido intrappolato, dall'espansione termica o dalla vaporizzazione del liquido.
Perché si accumula pressione all'interno della cavità di una valvola a sfera chiusa?
La pressione può aumentare quando il liquido rimane intrappolato tra due sedi chiuse e quindi esposto ad un aumento di temperatura. Poiché il liquido è difficile da comprimere, l'espansione termica può aumentare rapidamente la pressione nella cavità.
Cos'è la sede di una valvola a sfera con scarico automatico?
Una sede con scarico automatico è progettata in modo che la pressione in eccesso nella cavità possa spostare la sede in modo controllato e scaricare verso un lato a pressione inferiore. Il comportamento esatto dipende dal design del sedile del produttore.
Qual è la differenza tra i posti SPE e DPE?
SPE significa effetto pistone singolo ed è comunemente associato al comportamento della pressione in cavità con scarico automatico. DPE significa doppio effetto pistone e può sigillare con pressione proveniente da più di una direzione, quindi l'autoscaricamento della cavità non dovrebbe essere assunto senza verifica.
Una valvola a sfera DBB scarica automaticamente la pressione nella cavità?
No. DBB descrive la funzionalità di isolamento e spurgo, non un metodo universale di scarico della cavità. È necessario verificare la configurazione effettiva del sedile e la disposizione di spurgo/sfiato.
Una valvola a sfera DIB richiede uno scarico della cavità esterna?
Alcune configurazioni DIB possono richiedere uno scarico della cavità esterno o ingegnerizzato, soprattutto quando entrambe le sedi isolano fortemente la cavità del corpo. La decisione dipende dal design del produttore e dalle specifiche del progetto.
Perché le valvole a sfera criogeniche necessitano di scarico della cavità?
Il liquido criogenico intrappolato nella cavità corporea può riscaldarsi, espandersi o vaporizzare dopo la chiusura della valvola. Ciò può aumentare rapidamente la pressione nella cavità, quindi il percorso di scarico deve essere chiaramente definito.
Quali informazioni devono essere specificate quando si ordina una valvola a sfera con scarico della cavità?
Specificare dimensioni, classe di pressione, temperatura di progetto, temperatura di esercizio, mezzo, fase, possibilità di liquido intrappolato, disposizione della sede, requisiti DBB/DIB, direzione di scarico richiesta, necessità di scarico esterno e documenti di ispezione/test.
Conclusione
Il sollievo della cavità della valvola a sfera è un problema di progettazione della sede e di specifica del progetto, non un accessorio generico. Il percorso di selezione più sicuro consiste nell'identificare se la cavità del corpo può intrappolare liquidi, confermare il comportamento della sede SPE o DPE, rivedere i requisiti di isolamento DBB/DIB, definire la direzione di scarico e documentare la disposizione finale sul disegno e sulla scheda tecnica della valvola. Ciò offre ad acquirenti, ingegneri e produttori una base condivisa per preventivi, ispezioni e affidabilità delle valvole a lungo termine.
