Milloin PSH, PSL ja PSV -suojalaitteita ei tarvita jakoputkistossa ja mittauserottimessa?

Jakoputkiston keskeisimmät riskit ovat ylipaine ja vuoto. Jakoputkiston turvallisuussuunnittelussa PSH- ja PSL-antureiden sekä PSV-venttiilien asennustarve määräytyy sen mukaan, voidaanko koko järjestelmän paine mitata yhdestä pisteestä vai onko kyseessä useita erillisiä painealueita. Mikäli eri osilla on erilainen paine, tulee jokaiselle osalle olla oma suojalaite. Kun PSH- ja PSL-antureita käytetään, niiden on kyettävä katkaisemaan kaikki jakoputkistoon tulevat syötteet.

PSV:n asennus voidaan jättää pois tietyin ehdoin: jos jakoputkiston suurin sallittu paine on suurempi kuin minkään siihen liitetyn kaivon sulkupaine, jos kukin syöttö on varustettu paineensuojauslaitteella ja niiden sulkupaineet jäävät alle jakoputkiston rajan, tai jos alasvirtainen PSV suojaa koko järjestelmän eikä sitä voida erottaa. Mikäli syöttönä toimii kaivopää, jonka paine ylittää jakoputkiston rajan, eikä sitä voida laskea turvallisesti ilman kahta PSH:lla ohjattua SDV-venttiiliä – joista toinen voi olla SSV – on myös tämä kokonaisuus hyväksyttävissä ilman erillistä PSV:ta, mikäli ylipainesuojaus toteutuu muilla keinoin.

Mittausasemien keskeinen laite on mittauserotin, jonka riskit liittyvät ylipaineeseen, alipaineeseen, ylivuotoon, kaasun läpimurtoon, vuotoon ja ylikuumenemiseen, erityisesti jos säiliö lämmitetään. PSH-anturi katkaisee syötön ylipaineen uhatessa. Suurivuotoinen järjestelmä voi aiheuttaa painetason laskun, jonka PSL-anturi tunnistaa ja katkaisee syötön. Alipainetilanteessa on varmistettava kaasuntäyttöjärjestelmällä riittävä paine.

PSH-, PSL- ja PSV-laitteiden asennuspaikkojen tulee mahdollistaa paineen tehokas havaitseminen tai vapauttaminen, yleensä mittauserottimen yläosasta. Mikäli painehäviö on mitätön tai suojalaite ei ole erotettavissa mittauserottimesta, laitteet voidaan sijoittaa kaasulinjan ulostuloon.

PSH-anturia ei tarvita, jos syötön paine ei voi ylittää mittauserottimen sallittua rajaa, tai jos kukin syöttö on varustettu PSH:lla, jonka asetusarvo on tämän rajan alapuolella. Myös tapauksissa, joissa kaasun ulostulo johtaa alasvirtaiseen laitteistoon ilman sulku- tai säätöventtiilejä ja tämä laite on PSH-suojattu, PSH voidaan jättää asentamatta. Atmosfääripaineella toimiva erotin, jolla on asianmukainen poistokanava, ei myöskään tarvitse PSH:ta.

PSV voidaan jättää asentamatta, jos kukin tulosyöttö on varustettu PSV-laitteella, jonka asetuspaine ei ylitä mittauserottimen sallittua rajaa ja erotinta suojaa erillinen PSV esimerkiksi palotilanteen lämmön vaikutukselta. Myös tilanteessa, jossa ainakin yksi suojalaite ei ole erotettavissa erotuksesta, tai alasvirrassa oleva PSV kykenee hoitamaan mittauserottimen paineenpurun, PSV:n asentaminen voidaan katsoa tarpeettomaksi.

Ylivuodon ja vuodon osalta LSH voi katkaista syötön ylivuodon uhatessa. LSL voi puolestaan joko pysäyttää syötön tai sulkea nestepurkauksen kaasun läpimurron estämiseksi. Jos erotin sisältää upotetun lämmityselementin, LSL:n tulee myös kyetä katkaisemaan polttoaineen syöttö. LSH-anturin tulee sijaita riittävän korkealla ylikatkaisun ehkäisemiseksi, mutta niin, että sen yläpuolella on tarpeeksi tilaa todellisen ylivuodon estämiseksi. LSL-anturin tulee sijaita riittävän matalalla, ettei väärä katkaisu tapahdu, mutta niin että nestettä on riittävästi kaasun läpimurron estämiseksi.

Tulitorvella lämmitetyissä laitteissa LSH:n on oltava tulitorven yläpuolella. On suositeltavaa, että LSH- ja LSL-anturit asennetaan säiliön ulkopuolelle, jolloin ne voidaan erottaa prosessista ja testata ilman käyttökatkoksia.

Tärkeää on ymmärtää, että vaikka yksittäisten komponenttien suojaukset voivat täyttää tekniset vaatimukset, järjestelmän kokonaisuus saattaa sisältää piileviä riskejä eristyksen, venttiilivikoihin liittyvän redundanssin ja järjestelmän käyttäytymisen muutosten vuoksi. Erityisesti alasvirtainen suojaus ei saa olla helposti erotettavissa, ja kaikkien suojauslaitteiden toimintakyky on varmennettava paitsi suunnittelulla myös säännöllisellä testauksella ja kunnossapidolla. Kokonaisjärjestelmän riskianalyysi ei saa perustua pelkkiin teknisiin ehtoihin vaan sen tulee sisältää myös käytännön toimintaskenaarioiden arviointi.

Turvalaventtiilien valinta ja suunnittelu: Tyypit, toiminnot ja tärkeimmät käsitteet

Turvalaventtiilit ovat keskeisiä komponentteja teollisuusprosessien turvallisuuden varmistamisessa, erityisesti öljy- ja kaasuteollisuudessa. Näitä venttiilejä käytetään ylipaineen hallintaan paineastioissa ja putkistoissa, estäen vaurioita ja vaaratilanteita. Turvalaventtiilien valinta on monivaiheinen prosessi, joka perustuu useisiin teknisiin vaatimuksiin ja prosessiin liittyviin tekijöihin.

Turvalaventtiili, lieventävä venttiili ja turvalieventtiili ovat kolme päätyyppiä, jotka on määritelty kansallisessa ja kansainvälisessä standardoinnissa. Turvalaventtiili kattaa vain paineenpoistoon tarkoitetut laitteet höyry- tai kaasupaineissa. Lieventävä venttiili puolestaan soveltuu pääasiassa puristamattomille nesteille. Turvalieventtiili kattaa kaikki paineenpoistolaitteet, mukaan lukien turvalaventtiilit ja lieventävät venttiilit, ja sen katsotaan käsittävän kaikki tarvittavat turvalaitteet.

Tärkeimmät käsitteet turvalaventtiileihin liittyen ovat seuraavat:

1. Todellinen poistoalue: Tämä alue määrittää venttiilin virtauskapasiteetin käytännön mittauksissa. Se on pienin nettopinta-ala, joka vaikuttaa venttiilin virtaustehokkuuteen.

2. Tehokas poistoalue: Tämä alue eroaa todellisesta poistoalueesta ja se määrittää virtaavan aineen nimellispinta-alan, jota käytetään laskelmissa venttiilin virtauskapasiteetin määrittämiseksi.

3. Kertymä: Kertymä tarkoittaa ylityspainetta, joka syntyy turvalaventtiilin avautuessa ja paineen nouseessa korkeammaksi kuin astian sallittu käyttöpaine.

4. Takaiskupaine: Takaiskupaine syntyy venttiilin ulostuloalueella, ja se voi olla joko kiinteä tai vaihteleva. Se vaikuttaa venttiilin suorituskykyyn ja sen kapasiteettiin.

5. Asetuspainetta: Tämä on venttiilin sisäänkäynnissä oleva paine, jossa turvalaventtiili avautuu. Asetuspainetta voidaan säätää jousen kiristämällä tai löysäämällä.

6. Suurin sallittu käyttöpaine: Tämä on se paine, jonka säiliö voi kestää suunnitellussa lämpötilassa ilman vaurioita. Se toimii perustana turvalaventtiilin säätämiselle.

Turvalaventtiilien tyypit voivat vaihdella suunnittelultaan ja toimintamekanismeiltaan. Näitä ovat muun muassa tavalliset turvalaventtiilit, tasapainotetut turvalaventtiilit ja pilotin ohjaamat turvalaventtiilit.

Tavallinen turvalaventtiili on jousitoiminen venttiili, jonka asetuspaine säädetään jousen avulla. Venttiilissä on tiivistyspinta, joka koostuu venttiililevystä ja venttiilituetista. Kun paine ylittää asetetun rajan, venttiili avautuu ja vapauttaa ylimääräisen paineen. Kun paine laskee takaisin normaalille tasolle, jousivoima sulkee venttiilin.

Pilotin ohjaamat turvalaventtiilit ovat edistyneempiä turvalaventtiilejä, jotka on varustettu erillisellä pilotilla, joka ohjaa pääventtiilin avautumista. Tällöin pääventtiilin toiminta ei ole yhtä herkkä takaiskupaineelle, ja venttiili voi toimia tasaisemmin painevaihteluissa. Tällaiset venttiilit voivat olla joko nopeita täysavauksen venttiilejä tai säädettäviä venttiilejä.

Suunniteltaessa turvalaventtiilin käyttöä öljy- ja kaasuteollisuudessa, on tärkeää ottaa huomioon prosessien erityisvaatimukset, kuten paineenhallinta ja mahdollisten ylipaineiden vaikutus laitteiden turvallisuuteen. Turvalaventtiilien suorituskykyä on arvioitava huolellisesti, ja on tärkeää valita oikea venttiilityyppi riippuen järjestelmän paineolosuhteista ja mahdollisista takaiskupaineista.

Miten mitoitetaan ja valitaan polttokaasujärjestelmän erotin ja liekkikaasuletkujen rakenteet turvallisen ja tehokkaan poistokaasun käsittelyn takaamiseksi?

Erotinjärjestelmien mitoitus ja polttokaasun käsittely ovat keskeisiä osa-alueita öljy- ja kaasuteollisuuden turvallisessa prosessisuunnittelussa. Erotinjärjestelmän mitoituksessa huomioidaan kaasun tiheys ja virtausnopeus, jotka lasketaan tarkoin kaasun lämpötilan, paineen ja koostumuksen perusteella. Kaasun tiheys määritellään kaasuvakion, molekyylipainon ja käyttöolosuhteiden mukaan, ja pisaran vastuskerroin kaasussa lasketaan Reynolds-luvun funktiona, ottaen huomioon kaasun viskositeetti ja erotettavan nesteen tiheys.

Vaakaerottimen halkaisijan laskenta perustuu virtausnopeuteen ja kaasun tilavuusvirtaan, ja sen tulee täyttää tarkistusehdot, jotka varmistavat kriittisen kaasun virtausnopeuden alittamisen erottimessa. Pystyerottimen halkaisija määritellään kokeellisin kaavoihin perustuen, ja sen kaasuvaiheen tilavuus tulisi ylittää ainakin kolminkertaisesti sisäänottoaukkoon nähden. Samoin nesteen korkeuden ja erottimen sisätilan mittojen tulee täyttää asetetut minimivaatimukset, jotta kaasun ja nesteen erottuminen on tehokasta.

Erottimen tyypin valinta perustuu taloudellisiin ja teknisiin näkökohtiin sekä polttokaasujärjestelmän kokonaisratkaisuun. Vaakasuorien erottimien pituus-halkaisijasuhteen on oltava 2,5–6,0 välillä optimaalisen toiminnan varmistamiseksi. Polttokaasujärjestelmän tehtävänä on suojata tuotantolaitteistoa ja ympäristöä poistamalla vaaralliset ja helposti syttyvät kaasut tehokkaasti ja turvallisesti. Polttokaasun polttaminen muuttaa haitalliset aineet vähemmän vaarallisiksi, mikä vähentää ympäristörasitusta ja parantaa tuotantoturvallisuutta.

Polttokaasut voidaan päästää joko kylmästi suoraan ilmakehään tai polttaa liekissä. Vaikka kylmäpäästö on yksinkertaisin ja usein taloudellisin tapa, se edellyttää tarkkaa varmistusta siitä, ettei maahan tai rakenteisiin muodostu syttyviä kaasuseoksia. Liekkipäästöjärjestelmät ovat puolestaan monimutkaisempia mutta turvallisempia ja ympäristöystävällisempiä, sillä ne polttavat kaasut hallitusti. Liekkijärjestelmät jaetaan maahan asennettaviin ja korotettuihin polttimiin, savuttomiin ja savuttomiin sekä kuumiin ja kylmiin venttausjärjestelmiin. Korotetut liekit sijaitsevat maasta korkealla, mikä vähentää säteilylämpöä ja parantaa kaasuuntumisen hallintaa.

On tärkeää ymmärtää, että polttokaasujärjestelmän suunnittelu vaatii tasapainoa turvallisuuden, ympäristönsuojelun ja taloudellisuuden välillä. Kaasun koostumus ja virtausmäärät voivat vaihdella suuresti, mikä tekee kaikenkattavasta kaasuja talteenottamisesta haastavaa. Polttokaasu toimii siksi edelleen olennaisena osana tuotantoprosessia, vaikka tavoitteena onkin minimoida polttoaineen hukka ja ympäristökuormitus.

Lisäksi on huomioitava, että polttokaasun hallinnassa on kiinnitettävä erityistä huomiota kaasujen muodostumisen ehkäisyyn syttyväksi seokseksi, henkilöstön altistumisen minimoimiseen myrkyllisille tai syövyttäville yhdisteille sekä melun ja ilmanlaadun hallintaan päästöpisteissä. Turvallisuusjärjestelmät, kuten automaattiset sytytyslaitteet, tuulensuojat ja vaiheistettu palaminen, ovat keskeisiä osia tehokkaassa ja turvallisessa polttokaasujen käsittelyssä.