Auswahl und Bemessung von Sicherheitsventilen und Druckbegrenzungsventilen
Abbildung 1: Drucksicherheitsventil (links) und Druckbegrenzungsventil (rechts)
Sicherheitsventile und Überdruckventile gewährleisten den sicheren Betrieb von unter Druck stehenden Systemen. Beide Arten von Ventilen arbeiten als Überdruckventile und schützen Rohrleitungssysteme, Geräte und Behälter vor übermäßigem Druck. Da Überdruck zu Schäden und sogar zu Explosionen führen kann, ist es wichtig, diese Ventile richtig zu dimensionieren und auszuwählen. In diesem Artikel werden fünf Kriterien erörtert, die bei der Dimensionierung und Auswahl von Druckbegrenzungs- und Sicherheitsventilen zu berücksichtigen sind:
- Druck einstellen
- Gegendruck
- Abblasekapazität
- Temperatur
- Ventil- und Dichtungsmaterial
Inhaltsübersicht
- Druck einstellen
- Gegendruck
- Kapazität (Abblasleistung)
- Temperatur
- Ventil- und Dichtungsmaterial
- FAQs
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Druck einstellen
Der Ansprechdruck eines Überdruck- oder Sicherheitsventils ist der Druck, bei dem das Ventil öffnet. Der eingestellte Druck darf den maximal zulässigen Betriebsdruck des Systems nicht überschreiten (MAWP). Der höchstzulässige Betriebsdruck des Systems muss mindestens 10 % höher sein als der höchste zu erwartende Betriebsdruck unter normalen Umständen.
Abbildung 2 veranschaulicht die Unterschiede im Druckprofil zwischen Überdruckventilen und Sicherheitsventilen. In unserem Artikel Drucksicherheitsventil vs. Überdruckventil finden Sie einen detaillierten Vergleich zwischen beiden Ventiltypen.
Abbildung 2: Abflussmenge für Überdruckventile (1) und Sicherheitsventile (2). Diese Ventile sind abwechselnd vollständig geöffnet (A) und vollständig geschlossen (B). Weitere wichtige Merkmale sind der Wiedereinschaltdruck (C), der Einstelldruck (D), der maximale Entlastungsdruck (E), das Abblasen (F und G) und der Simmering-Wert (H).
Gegendruck
Der Gegendruck ist der Druck auf der Ausgangsseite des Sicherheits- oder Überdruckventils. Sie kann konstant oder variabel sein und sich auf den Druck hinter dem Ventil auswirken und ein Flattern (schnelles Öffnen und Schließen) verursachen. Denn ein erhöhter Gegendruck kann den Ansprechdruck senken und dazu führen, dass das Ventil wiederholt aufspringt. Rattern kann das Ventil beschädigen. Wenn das System einen variablen Gegendruck hat, stellen Sie sicher, dass der Gegendruck nicht mehr als 10% des Einstelldrucks des Ventils beträgt.
Abblasekapazität
Überdruck- und Sicherheitsventile müssen den Druck bei einer bestimmten Abblaseleistung abbauen. Die Abblaseleistung bzw. Entlastungsleistung eines Sicherheitsventils wird von mehreren Faktoren bestimmt, z. B. von der Ventilgeometrie, der Medientemperatur und der Entlastungsfläche. Die Abblaseleistung wird in Kubikmeter pro Stunde (m³/h), Gallonen pro Minute (gpm) oder Pfund pro Stunde (lbs/hr) angegeben.
Ein Druckbegrenzungsventil muss eine ausreichende Flüssigkeitsmenge ablassen, um sicherzustellen, dass der Systemdruck niemals den angegebenen Überdruck überschreitet. Deshalb ist es wichtig, alle möglichen Ursachen und Quellen zu bewerten, die zu einem Überdruck im System führen. Einige Beispiele für solche Ursachen sind das Nichtschließen eines Absperrventils, der Ausfall eines Steuersystems oder einer Pumpe, ein Brand, unkontrollierte chemische Reaktionen und die Isolierung eines Behälters. Eine Analyse dieser Faktoren bestimmt die erforderliche Entlastungsleistung des Sicherheits-/Druckbegrenzungsventils. Die Bruttonennleistung des Sicherheitsventils (bzw. der Sicherheitsventile) muss größer sein als die erforderliche Leistung, die bei der Analyse des Systemausfalls im ungünstigsten Fall ermittelt wurde.
Temperatur
Die Medientemperatur beeinflusst die Viskosität (die Viskosität des Mediums nimmt mit steigender Temperatur ab) und damit den Durchfluss des Mediums. Dies wirkt sich wiederum auf die erforderliche Abblaseleistung aus. Außerdem muss die Temperatur bei der Auswahl des Ventils und des Dichtungsmaterials berücksichtigt werden.
Ventil- und Dichtungsmaterial
Das Material muss mit den Medien und der Betriebstemperatur des Systems kompatibel sein. Druckbegrenzungsventile aus Edelstahl sind zum Beispiel für korrosive Medien und hohe Betriebstemperaturen geeignet. Druckbegrenzungs- und Sicherheitsventile aus Messing sind eher für neutrale und nicht korrosive Medien geeignet. Lesen Sie unseren Artikel über die chemische Beständigkeit von Materialien, um mehr über die Eignung verschiedener Materialien für unterschiedliche Medien zu erfahren.
Sicherheitsventil mit weichem Sitz vs. hartem Sitz
Ein Sicherheitsventil mit hartem Sitz ist ein Ventil mit metallischem Sitz. Diese Ventile haben eine Metallscheibe oder -kugel als innere Dichtfläche gegen die Öffnung. Ein Sicherheitsventil mit hartem Sitz ist eine ausgezeichnete Wahl für Hochtemperaturanwendungen und korrosive Umgebungen. Bei einem Sicherheitsventil mit weichem Sitz wird ein Elastomermaterial wie Teflon, FKM, PTFE oder Nitril verwendet. Sicherheitsventile mit weichem Sitz sind nicht für Anwendungen mit extrem hohen Temperaturen geeignet, bieten aber im Vergleich zu Sicherheitsventilen mit hartem Sitz einen höheren Grad an Dichtheit.
FAQs
Wie wird die Größe von Sicherheits- oder Überdruckventilen bestimmt?
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl und Dimensionierung von Überdruck- oder Sicherheitsventilen den Ansprechdruck, den Gegendruck, die Abblaseleistung, die Temperatur und das Ventilmaterial. Der höchstzulässige Betriebsdruck (MAWP) des Systems sollte mindestens 10 % höher sein als der höchste zu erwartende Betriebsdruck unter normalen Umständen.
Kann ein Überdruckventil überdimensioniert werden?
Die Überdimensionierung eines Überdruckventils ist eine gängige Praxis. Eine Überdimensionierung kann jedoch zu einem hohen Eingangsdruck oder Gegendruck führen. Im Inneren des Ventils kann es zum Verschlucken kommen, wodurch es beschädigt werden kann.
