安全弁の作動の安全性 

安全弁の安全性がすべての機器の耐用年数を左右する理由

CIS の産業企業と協力する中で、1 つの安全弁の故障により生産ライン全体が 3 ～ 14 日間停止するという状況に繰り返し遭遇しました。安全弁の作動の安全性- これは技術監督規制の単なるポイントではなく、工場の財政的安定と従業員の生活に直接影響を与える基本的なパラメーターです。ロステフナゾールの過去四半期の統計によると、圧力システムにおける緊急事態の 60% 以上は、機器自体の設計上の欠陥ではなく、設置、構成、または時期尚早のメンテナンスにおけるエラーに関連しています。

多くのエンジニアは、認定製品をインストールすれば保護が保証されると誤解しています。現実は厳しく、たとえ最高品質のバルブであっても、傾斜角を無視して取り付けたり、媒体の脈動を考慮せずに取り付けたりすると、時限爆弾になってしまいます。この記事では、実際の故障事例を分析し、検証アルゴリズムを詳細に説明し、ロシアの冬季条件や攻撃的な化学環境での操作経験に基づいてバルブを選択するための具体的な推奨事項を示します。

インストールと構成のルールに違反した場合の重大なリスク

当社のクライアントの 1 つであるタタールスタンの大規模な石油化学プラントでは、熱交換器の壊滅的な破壊が発生しました。理由は簡単ではありませんでした。製品パスポートではロッドを厳密に垂直に配置することが要求されていたにもかかわらず、設置者は安全弁を水平に設置しました。液体が本体に蓄積し、シートの腐食を引き起こし、圧力が上昇した瞬間にバルブが開かなくなりました。その結果、4,500万ルーブル相当の設備が損失し、作業場は3か月のダウンタイムを余儀なくされました。この事例はそれを明確に示しています安全弁の安全な作動最初のプレートが開くずっと前から始まります。

最もよくある間違いは、リリーフラインのバックプレッシャーを無視することです。すでに圧力がかかっている共通ラインに媒体が放出されると、標準のスプリングバルブが適切なタイミングで動作しなかったり、「ポップ」（周期的に開いたり閉じたり）し始める可能性があります。私たちは、そのようなサイクルの周波数が 2 ～ 3 Hz に達し、数時間でばねの疲労破壊につながるケースを記録しました。このような状況の場合、唯一の正しい解決策は、背圧の影響を中和するパイロット バルブまたはベローズ補償器を備えたモデルを使用することです。

もう一つの隠れた敵はパイプラインの振動です。バルブがダンピングインサートなしでポンプまたはコンプレッサーに直接取り付けられている場合、一定の揺れにより自然漏れが発生します。これは製品の損失だけでなく、シール面の侵食にもつながります。このような操作を 6 か月続けると、バネの耐用年数はまだ切れていないにもかかわらず、気密性が完全に失われ、バルブの交換が必要になります。フィッティングを最終的に固定する前に、必ず設置箇所の振動解析を実行することをお勧めします。

「修理中」の排出ラインにプラグや一時的なカバーを使用することは禁止されています。私たちの現場でも、圧力計を交換するために吐出口を止めてしまい、作業終了後に開け忘れたという事例がありました。次の技術の急上昇では、放出経路が物理的に遮断されたため、圧力は計算値の 1.5 倍を超えました。幸いなことに、第 2 段階の保護は機能しましたが、人的被害のリスクは非常に大きかったです。ルールは 1 つだけあり、安全弁の前後にある遮断弁は開いた状態で密閉されなければなりません。

最初の受け入れとインストールのためのチェックリスト

• 証明書の検証:製品パスポートが TR CU 032/2013「過剰な圧力下で動作する機器の安全性について」の要件に準拠していることを確認してください。ケースに EAC マークがない場合は、サプライヤーに直ちに返品する必要があります。
• 流れ方向制御:本体上の矢印は媒体の移動方向と厳密に一致している必要があります。 180 度のエラーが発生すると、デバイスは役に立たなくなります。
• フランジ締め：トルクレンチを使用してください。ボルトを締めすぎるとハウジングの変形やスピンドルの詰まりにつながり、締めすぎは締め付け違反につながります。
• パイプに負荷がかからない場合:パイプラインはバルブ本体に機械的な力を伝えてはなりません。設置時に補償要素を使用してください。

システムの信頼性に影響を与える技術的パラメータ

機器を選択する際、エンジニアは直径 (DN) と設定圧力 (Pn) のみに注目し、重要なニュアンスを見逃してしまうことがよくあります。安全弁の作動の安全性は、流量係数 (Kdr) と作動媒体の種類に直接依存します。たとえば、圧縮性ガス (蒸気、空気、天然ガス) と非圧縮性液体 (水、油、化学薬品) では、まったく異なるトレイ プロファイルが必要です。蒸気ラインに液体バルブを使用すると、開くときに「ウォーターハンマー」効果が発生し、シールが急速に破損します。

温度管理にも厳しい制限が課せられます。標準の PTFE シールは 200°C まで動作します。環境が 250°C の場合は、グラファイトパッキンまたはメタルシールを使用する必要があります。 220℃の温度でソフトシールが「浮き」始め、バネの圧力で変形するケースを確認しました。バルブは閉じた圧力を維持できなくなり、継続的な漏れが発生します。公称値だけでなく、プロセスの実際の温度ピークと照らし合わせてシール材質表を常に確認してください。

ハウジングの材質は耐食性において決定的な役割を果たします。中性環境の場合は炭素鋼 (20、25) が適していますが、酸性環境や海水の場合はステンレス鋼 (12Х18Н10Т、316L) または特殊合金が必要です。ハウジング材料を節約すると、多くの場合、動作後 1 ～ 2 年以内に貫通腐食が発生します。特に危険なのは粒界腐食による隠れた損傷で、圧力がかかってケースが突然破裂するまで目に見えません。

ここで、複雑な環境での作業を専門とするメーカーの経験が活かされます。たとえば、会社無錫開勝電力石油化学設備有限公司は、チタン、船舶用真鍮 (C46400)、銅ニッケル合金 (C70600)、および高合金ニッケル合金 (N06625) から部品を作成する独自の専門知識を開発してきました。チューブシートや伝熱バンドルを含む同社の製品は ASME および PED 規格の認証を受けており、石油精製や脱塩の過酷な環境における極端な圧力や温度に耐える材料の能力が確認されています。この材料選択のアプローチは、安全弁本体にとっても重要です。耐食性が証明された合金の使用により、金属の劣化に伴う突然の故障が防止されます。

最も重要なパラメータはスプリングの設定範囲です。必要な設定圧力がスプリング調整範囲の限界となるようなバルブの選定は絶対に行わないでください。動作値が範囲の中央の 3 分の 1 にあることが最適です。これにより、安定したパフォーマンスと、時間の経過によるスプリングの収縮を補うパワーリザーブが確保されます。応答圧力が範囲の最小値または最大値に近い場合、応答精度は 10 ～ 15% 低下しますが、これは重要なコンポーネントでは許容できません。

保守・定期点検のアルゴリズム

緊急時にバルブが確実に動作するようにするには、定期的なメンテナンスが唯一の方法です。製造業者の推奨および労働安全基準によれば、オペレーターによる目視検査はシフトごとに少なくとも 1 回実行する必要があり、完全な技術検査は PPR (計画予防保守) スケジュールに従って専門組織によって実行する必要があります。

1. 外観検査とシールのチェック。ハウジングに腐食、媒体の漏れ、または機械的損傷の兆候がないか検査します。調整ネジと遮断バルブの制御シールが完全であることを確認してください。シールが破れていたり、調整ネジが工場出荷時のマークに対してずれている場合は、検証が行われるまで操作は禁止されます。よくある間違い:圧力不足が検出された場合、担当者は独自にスプリングを締めようとし、校正に違反します。
2. シールの気密性を確認しています。開放圧力の 90% の操作圧力では、最小限のプライミングのみが許可されます (気体の場合 - 毎分一定量の気泡以下、液体の場合 - 目に見える滴はありません)。漏れが標準を超える場合は、バルブを取り外してシートを研磨するか、シールを交換する必要があります。研磨ペーストを使用できるのは、深い傷がある場合のみです。他の場合には、ペイントまたは微粒子ダイヤモンドペースト上で研磨する方法が使用されます。
3. 強制オープン（可動性テスト）。ポジティブオープニングレバーを備えたバルブの場合、設定圧力の 75% 以上の圧力でポペットを手で短時間持ち上げる必要があります。これにより、ロッドが酸っぱくなっていないことと、プレートが自由に動くことを確認できます。注意:この操作は、特別なベント収集装置なしで有毒媒体または爆発性媒体を使用して動作するバルブでは禁止されています。
4. 分解と台上テスト。年に 1 回 (プロセスで必要な場合はそれ以上の頻度)、バルブを分解してテストベンチで検査する必要があります。全開圧力、全閉圧力、気密性を確認します。ほとんどのタイプのバルブでは、閉鎖圧力は設定圧力の少なくとも 80% である必要があります。差が大きすぎると動作環境が失われ、システムが不安定になります。
5. スペアパーツの保管と保管。修理後に再利用するために取り外されたバルブは、潤滑剤を付けて保管し、梱包する必要があります。スプリングは圧縮状態で保管できません。これにより、弾性特性が失われます。緩めた状態で保管するか、予荷重を最小限に抑えて保管してください。

メンテナンスの各段階の後、結果は機器パスポートと計装ログブックに記録されます。記録の欠如は、規制検査官のサービスの欠如に相当します。

さまざまなタスクの建設タイプの比較分析

直接動作とパイロット制御のどちらを選択するかは、多くの場合、設計上の障害になります。最大限の確保をするために安全弁の安全な作動、各タイプの適用範囲の制限を明確に理解する必要があります。以下は、エネルギーおよび石油化学施設での導入経験に基づく比較表です。

この表は、クリーンな媒体と低い背圧を備えたシンプルなシステムでは、そのシンプルさと信頼性により、スプリング バルブが引き続きゴールド スタンダードであることを示しています。ただし、高圧 (10 MPa 以上)、大口径 (DN200 以上)、または攻撃的な媒体になるとすぐに、安全性を確保するにはパイロット システムが唯一の選択肢になります。

国際規格および認証への準拠

ロシア市場で活動するには、国内法を厳格に遵守する必要がありますが、輸出の野心や国際企業の施設での作業により、世界基準を知る必要があります。ロシア連邦および EAEU 諸国における主な文書は、関税同盟 TR CU 032/2013 の技術規則です。これは欧州指令 PED (圧力機器指令) 2014/68/EU と調和しており、適切な文書があれば両方の地域で機器を使用することができます。

輸入機器を購入する場合は、EAC 証明書の有無に注意してください。この標識がなければ通関は不可能であり、運航は違法となります。アメリカ市場の場合、主要な規格は ASME Section VIII Div. です。 1 および API Std 520/521。 「UV」（ASME）マークが付いたバルブには、GOST 方法とは異なる容量計算の独自の特性があります。アメリカ製のバルブをロシア製のバルブに交換する場合 (またはその逆)、単純に「インチからミリメートル」に変更することはできません。適切な方法を使用して処理能力を再計算する必要があります。

適合証明書だけでなく型式試験報告書もサプライヤーに依頼することをお勧めします。認定された実験室で取得された実際の流量係数を示す必要があります。多くの場合、カタログに記載されている値は理論上の最大値であり、実際には達成できません。理論上のスループットと実際のスループットの差は 20% に達する可能性があり、これは緊急放電の計算にとって重要です。

ほとんどの国家規格の基礎となっている ISO 4126 規格についても言及する価値があります。 ISO 要件の知識は、購入のための技術仕様を適切に作成するのに役立ち、材料および管理方法の要件のあいまいな解釈を排除します。

よくある質問

安全弁のスプリングはどのくらいの頻度で交換する必要がありますか?

スプリングの耐用年数は時間的に厳密に規定されておらず、作動サイクル数と動作条件によって異なります。バルブがスタンバイ モードで動作する (何年間も動作しない) 定常状態では、永久変形がないか毎年検査される限り、スプリングは最大 10 年間使用できます。ただし、バルブが短期間に 5 回を超えて作動した場合は、金属に疲労微小亀裂が生じている可能性があるため、直ちにスプリングを交換することを強くお勧めします。私たちの実践では、ウォーターハンマーが続いた後、6サイクル目でスプリングが破裂するケースがありました。

1 つのバルブを使用して複数のデバイスを保護できますか?

いいえ、これは安全規則への直接の違反です。圧力下で動作する各容器または装置には、間に遮断弁を設けずに、個別の安全弁 (または弁のグループ) を直接、またはパイプラインの最も近いセクションに取り付ける必要があります。複数のタンクに 1 つのバルブを取り付けると、1 つの装置で事故が発生した場合、パイプラインの水圧抵抗により圧力を十分に迅速に解放できなくなり、隣接するタンクの破壊につながるリスクが生じます。

バルブが作動圧力で漏れ始めた場合はどうすればよいですか?

最初のアクションは、システム内の圧力を開放圧力よりも下げることです (通常は 10 ～ 15%)。スプリングを「その場で」圧縮しようとすることは固く禁止されています。これは、応答圧力が変化し、実際の事故でバルブが開かなくなる可能性があるためです。修理のために機器を取り出し、バルブを分解し、シール面のトラブルシューティングを行う必要があります。ほとんどの場合、その理由はシートとプレートの間の固体粒子の侵入、または部品の熱変形にあります。

設定圧力と使用圧力の違いは何ですか?

使用圧力とは、機器が正常に動作する圧力のことです。設定（設定）圧力は、バルブが開き始める圧力です。規則によれば、設定圧力は動作圧力より少なくとも 10% (非圧縮性媒体の場合)、または設計で指定された一定量だけ高くなければなりませんが、容器の最大許容動作圧力 (MAWP) を超えてはなりません。動作圧力が応答圧力の 95 ～ 98% であるシステムの動作は、継続的なアンダーカットや摩耗につながるため、容認できません。

サプライヤーを選択するための結論と推奨事項

産業システムの信頼性を確保することは、細かい点が存在しない複雑なタスクです。安全弁の作動の安全性適切なエンジニアリング計算、高品質の継手の製造、規律あるメンテナンスという 3 つの要素の相乗効果によって決まります。これらの関連性のいずれかを無視すると、必然的に事故、経済的損失、風評リスクが発生します。

重要なコンポーネントのバルブの設計クラスをケチらないことをお勧めします。証明書や受入検査のない安価な継手は、多くの場合、最も重大な事故の原因となります。ハードウェアだけでなく、容量の計算、ロシア語のパスポート、コンポーネントの図面、設置の監督を行う意欲など、完全なエンジニアリング サポート パッケージを提供するサプライヤーを選択してください。最終システムの信頼性は、チタン熱交換器や厳しい国際基準を満たす特殊合金で作られた高圧コンポーネントなど、関連機器に使用されるコンポーネントや材料の品質によって決まることがよくあります。

セキュリティ システムをアップグレードしたり、安全バルブのパークを交換したりする必要に直面した場合は、体系的に問題に取り組むことが重要です。当社のスペシャリストは、お客様の現在の保護スキームを監査し、CU TR および国際規格の最も厳しい要件を満たすソリューションを提供する準備ができています。信頼性の高いバルブの価格は、現代の生産における 1 分間のダウンタイムのコストに匹敵するものではないことに注意してください。

機器の選択、スループットの計算、またはサービスの編成に関するアドバイスを受けるため今すぐご連絡ください。当社は、技術文書の分析から認定済みのターンキー ソリューションの提供まで、サポートの全サイクルを提供します。

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