Предохранительные клапаны и мембраны — ТР ТС 032/2013

Что относится к этой группе

пружинные предохранительные клапаны прямого действия;
клапаны с управляющим импульсом и пилотные системы;
рычажно-грузовые предохранительные клапаны;
разрывные предохранительные мембраны и мембранные узлы;
комбинированные устройства: мембрана с клапаном;
устройства сброса давления при нагреве для баллонов;
перепускные и редукционно-предохранительные устройства;
быстродействующие запорные устройства систем защиты.

Два числа, определяющие всё

Давление срабатывания увязывается с максимально допустимым давлением защищаемого объекта: устройство должно открыться до его превышения и обеспечить, чтобы давление в процессе сброса не поднялось выше допустимого предела. Пропускная способность рассчитывается по максимальному расходу, который может поступить в объект при наиболее тяжёлом сценарии — отказе регулятора, полном открытии подающей линии, разрыве трубки теплообменника, внешнем пожаре.

Оба числа — результат расчёта, а не выбор из каталога. Правильная последовательность: определить сценарий и расход, затем требуемую пропускную способность, затем подобрать устройство и проверить, что его характеристики закрывают требование. Обратный порядок — взять клапан по диаметру патрубка и подогнать расчёт — не проходит проверку и не обеспечивает защиту.

Параметр	Чем определяется
Давление начала открытия	Максимально допустимое давление объекта
Допустимое превышение при сбросе	Установленный предел для вида оборудования
Требуемая пропускная способность	Максимальный расход по аварийному сценарию
Фактическая пропускная способность	Характеристика устройства, подтверждённая испытаниями
Давление закрытия	Свойства устройства, влияет на потери среды
Противодавление	Условия на линии сброса

Аварийные сценарии, по которым считается расход

Расчёт делается по наиболее тяжёлому из применимых сценариев, а не по нормальному режиму работы. Перечень сценариев зависит от вида оборудования и обвязки.

Сценарий	Где применим
Отказ регулятора давления в открытом положении	Сосуды с редуцированием на входе
Полная производительность компрессора или насоса	Ресиверы, гидросистемы
Максимальная паропроизводительность котла	Котлы и паровые системы
Разрыв трубки теплообменника	Аппараты с двумя пространствами
Внешний пожар	Ёмкости со сжиженными газами и горючими средами
Тепловое расширение запертой жидкости	Отсечённые участки трубопроводов
Экзотермическая реакция	Реакторы и аппараты химических производств
Прекращение отвода тепла	Испарители, холодильные контуры

Клапан или мембрана

Выбор типа устройства — не вопрос цены. Клапан закрывается после сброса и сохраняет среду, мембрана разрушается и оставляет систему открытой, но срабатывает мгновенно и не забивается вязкой или загрязнённой средой. Комбинированное устройство соединяет свойства: мембрана изолирует клапан от среды, клапан обеспечивает закрытие.

Тип	Сильная сторона	Ограничение
Пружинный клапан	Закрывается после сброса, многократное действие	Чувствителен к загрязнению и полимеризации среды
Клапан с управляющим импульсом	Точность срабатывания, работа у предела давления	Сложнее, требует обслуживания
Рычажно-грузовой клапан	Простота, наглядность настройки	Ограничен по давлению и вибрации
Разрывная мембрана	Мгновенное полное открытие, стойкость к загрязнению	Однократное действие, система остаётся открытой
Мембрана с клапаном	Изоляция клапана от среды и закрытие после сброса	Дороже, требует контроля межмембранной полости
Устройство сброса при нагреве	Защита баллона при пожаре	Однократное действие

Требования к размещению и линиям сброса

невозможность отключения устройства от защищаемого объекта запорной арматурой;
минимальные потери на подводящей линии, влияющие на срабатывание;
линия сброса, рассчитанная на полный расход без недопустимого противодавления;
отвод среды в безопасное место, для горючих и токсичных сред — организованный;
исключение замерзания и закупорки линии сброса;
восприятие реактивных усилий при срабатывании опорами линии;
доступность устройства для проверки, регулировки и замены;
пломбирование настройки и защита от несанкционированного изменения;
для мембран — контроль состояния и индикация разрушения.

Испытания и подтверждаемые характеристики

давление начала открытия и повторяемость срабатывания;
фактическая пропускная способность на средах, для которых заявлено применение;
давление закрытия и отсутствие вибрации при сбросе;
герметичность затвора при давлении ниже давления срабатывания;
прочность корпуса гидравлическим испытанием;
работоспособность при предельных температурах применения;
ресурс: число срабатываний без изменения характеристик;
для мембран — давление разрушения с допустимым отклонением;
стойкость материалов к рабочим средам;
работа при противодавлении на линии сброса.

Что должно быть в документах на устройство

документ о соответствии по категории и области применения;
паспорт с указанием диапазона настройки и коэффициента расхода;
фактическая пропускная способность, подтверждённая испытаниями;
допустимые среды и температуры применения;
материалы корпуса, затвора, пружины и уплотнений;
давление настройки, зафиксированное при выпуске;
требования к монтажному положению;
порядок проверки, регулировки и периодичность обслуживания;
для мембран — номинальное давление разрушения и допуск, срок годности.

Порядок подбора и подтверждения

Определить защищаемый объект и его максимально допустимое давление.
Перечислить применимые аварийные сценарии и выбрать наиболее тяжёлый.
Рассчитать максимальный расход по этому сценарию.
Определить требуемую пропускную способность с учётом свойств среды.
Выбрать тип устройства по среде и характеру процесса.
Подобрать конкретное устройство и проверить его пропускную способность по паспорту.
Проверить потери на подводящей линии и противодавление на линии сброса.
Определить давление настройки и допустимое превышение при сбросе.
Проверить наличие документа о соответствии и паспорта на устройство.
Оформить расчёт как часть комплекта документации на защищаемое оборудование.
Настроить и запломбировать устройство, зафиксировать настройку в документах.

Проверка в эксплуатации

Действие	Комментарий
Проверка срабатывания	По графику эксплуатирующей организации, с записью результата
Контроль пломбы настройки	Нарушение пломбы — основание для повторной проверки
Осмотр линии сброса	Закупорка и обмерзание сводят защиту к нулю
Замена мембраны	После срабатывания и по истечении срока годности
Ревизия клапана	С разборкой, чисткой и проверкой характеристик
Пересчёт при изменении режима	Смена компрессора, среды или параметров требует нового расчёта

Типичные ошибки

устройство подобрано по диаметру штуцера, а не расчётом;
расчёт выполнен по нормальному режиму, а не по аварийному сценарию;
для ёмкостей с горючими средами не учтён сценарий внешнего пожара;
не учтён коэффициент расхода конкретного устройства;
не проверено противодавление на линии сброса;
линия сброса меньшего диаметра, чем выход устройства;
устройство отделено от защищаемого объекта запорной арматурой;
давление настройки выше максимально допустимого давления объекта;
нет паспорта и документа о соответствии на само устройство;
мембрана установлена без контроля срока годности;
теплообменник защищён только по одному пространству;
настройка изменена в эксплуатации без пересчёта и без пломбирования.

Сроки

Ситуация	Ориентир	Комментарий
Типоразмерный ряд пружинных клапанов	5–9 недель	Испытания представителей ряда
Клапаны для горючих и токсичных сред	8–12 недель	Испытания на заявленных средах
Разрывные мембраны	6–10 недель	Статистика давления разрушения по партии
Комбинированные устройства	8–14 недель	Испытания сборки, а не отдельных элементов
Устройства сброса при нагреве	8–12 недель	Огневые испытания

Что проверить при закупке

Запросить расчёт требуемой пропускной способности с указанием сценария.
Сверить фактическую пропускную способность по паспорту устройства.
Проверить коэффициент расхода и диапазон настройки.
Убедиться, что заявленные среды и температуры совпадают с рабочими.
Проверить давление настройки и наличие пломбы.
Проверить документ о соответствии и паспорт на само устройство.
Оценить линию сброса: диаметр, длину, отвод в безопасное место.
Для мембран — уточнить срок годности и допуск на давление разрушения.
Для комбинированных устройств — проверить, испытана ли сборка целиком.

Частые вопросы

Как подбирается предохранительный клапан?

Расчётом: сначала определяется наиболее тяжёлый аварийный сценарий и максимальный расход, затем требуемая пропускная способность, и только потом подбирается устройство, характеристики которого это требование закрывают. Подбор по диаметру штуцера недопустим.

Какие аварийные сценарии нужно рассматривать?

Применимые к конкретному оборудованию: отказ регулятора, полную производительность источника давления, разрыв трубки теплообменника, внешний пожар, тепловое расширение запертой жидкости, экзотермическую реакцию, прекращение отвода тепла.

Почему для ёмкостей с газом определяющим оказывается пожар?

Потому что при внешнем пожаре испарение даёт расход в разы больше технологического. Именно этот сценарий обычно задаёт размер устройства для ёмкостей со сжиженными газами и горючими средами.

Что такое коэффициент расхода и зачем он нужен?

Характеристика конкретного устройства, подтверждённая испытаниями. Она входит в проверку расчёта: клапан с подходящим диаметром и правильной настройкой может не обеспечить требуемого расхода из-за низкого коэффициента расхода.

Влияет ли линия сброса на защиту?

Да. Противодавление уменьшает фактическую пропускную способность, а закупорка или обмерзание сводят защиту к нулю. Линия рассчитывается на полный расход и не может быть меньшего диаметра, чем выход устройства.

Можно ли поставить запорную арматуру перед клапаном?

Нет, возможность отключения предохранительного устройства от защищаемого объекта исключается. Это проверяется и при подтверждении соответствия, и при вводе в эксплуатацию.

Когда выбирают мембрану вместо клапана?

Когда нужно мгновенное полное открытие или когда среда загрязнённая, вязкая или полимеризующаяся и клапан ею забивается. Плата за это — однократное действие: после срабатывания система остаётся открытой.

Зачем нужны комбинированные устройства?

Мембрана изолирует клапан от среды, а клапан обеспечивает закрытие после сброса. Такая сборка испытывается целиком: результаты по отдельным элементам её не подтверждают.

Нужен ли отдельный документ на устройство, если оно идёт в комплекте с сосудом?

Да. Предохранительное устройство подтверждается как самостоятельное изделие, и документ на аппарат его соответствие не подтверждает. Это одна из самых частых недоработок комплекта.

Сколько устройств нужно на теплообменник?

Как минимум по одному на каждое пространство под давлением, с проверкой сценария разрыва трубки: устройство контура с низким давлением должно принять расход из контура с высоким.

Нужно ли пересчитывать защиту при замене компрессора?

Да. Расход по сценарию определяется производительностью источника давления, поэтому устройство, достаточное для прежнего компрессора, для более производительного может оказаться малым.

Как часто проверяются предохранительные устройства?

По графику эксплуатирующей организации, с записью результатов; при нарушении пломбы настройки проводится повторная проверка. Мембраны заменяются после срабатывания и по истечении срока годности.

Можно ли перенести результаты испытаний с одной среды на другую?

Без обоснования нет. Пропускная способность подтверждается на заявленных средах, и перенос результата с воздуха на пар или сжиженный газ требует расчётного обоснования — это узкое место при расширении области применения.

Что должно быть в паспорте устройства?

Диапазон настройки, зафиксированное давление настройки, коэффициент расхода и фактическая пропускная способность, допустимые среды и температуры, материалы, монтажное положение и порядок обслуживания.

Бесплатная консультация

Разберём ваш случай

Опишите товар и задачу — определим, какой документ нужен по техрегламентам, подберём схему подтверждения соответствия и назовём срок и стоимость до начала работ.

Проверим, попадает ли товар под технические регламенты
Подберём схему и состав испытаний под ваш код ТН ВЭД
Скажем срок и стоимость до начала работ
Проверим документы поставщика в реестре — без оплаты

Подтверждение соответствия предохранительных устройств по ТР ТС 032/2013