Hvordan beregne og dimensjonere sikkerhetsventiler i forskjellige trykk- og brannforhold

$A = \frac{11.78Q}{KdKwKcKvKp(1.25ps - p_2)}$

$Q = C_1 \cdot F \cdot A_{ws}^{0.82}$

$A = \sqrt{\frac{A' \cdot F'}{p_1}}$

Her representerer A den effektive utslippsarealet for ventilen, A' er området på beholderen som er utsatt for brannen, og p1 er ventilens trykk (absolutt trykk), som er summen av sett trykk, tillatt overtrykk og atmosfærisk trykk.

Utslippsmengden kan beregnes ved hjelp av formelen (6.22):

$q_{m,relief} = 0.2772 \cdot M \cdot A \cdot \left( \frac{p_w - T1}{T1} \right)^{1.25}$

Når det gjelder dynamiske beregninger under brannforhold, er det viktig å forstå at sammensetningen av damp og væske inne i beholderen vil endre seg under utslipp, sammen med temperatur og latent varme. Den maksimale utslippsmengden er derfor ikke bare avhengig av varmeabsorpsjonen, men også av den faktiske sammensetningen av de ulike komponentene i beholderen. Dette gjør det utfordrende å beregne maksimal utslippsmengde og egenskapene til de frigjorte stoffene ved bruk av konvensjonelle metoder.

I eksempelet med en tre-fase separator, kan man bruke HYSYS for å analysere overtrykksituasjoner. Når man setter opp et PSV (Pressure Safety Valve) i et slikt system, er det mulig å definere ulike scenarier, som blokkering av kontrollventil eller brann, for å vurdere hvordan sikkerhetsventilen vil reagere under disse forholdene. HYSYS-miljøet gir en praktisk måte å simulere og teste disse forholdene på, og sørger for at ventilen er riktig dimensjonert for å håndtere det maksimale trykket og eventuelle nødtilstander.

For å dimensjonere en PSV, er det viktig å definere de riktige designbetingelsene, som designtemperatur og trykk for det beskyttede utstyret, og sørge for at trykket ikke overskrider de maksimalt tillatte verdiene for enheten som beskyttes.

Ved simulering av slike systemer og ved dimensjonering av sikkerhetsventiler under forskjellige operasjonelle og nødtilstander, kan man sikre at systemene er robuste nok til å takle både vanlige og ekstreme forhold.

Hvordan bestemme og analysere ventileringsbelastningene i systemene?

Når man analyserer ventileringssystemer, er det viktig å forstå at ventileringsbelastningen ikke nødvendigvis skal beregnes ved å summere alle utslippslastene direkte. I virkeligheten kan topunktet for ventileringsprosesser i ulike enheter forekomme på forskjellige tidspunkter, selv om årsaken til utslippene er den samme. For eksempel, noen ventileringsprosesser starter umiddelbart etter at en ulykke har oppstått, men på grunn av det lille volumet av hydrokarboner, vil ventileringsperioden være kort. Andre prosesser kan ha en lang forsinkelse, ettersom det kan ta tid for væskesjokk og trykkoppbygging å manifestere seg.

Når trykket inne i systemet begynner å synke, vil ventileringsbelastningen gradvis reduseres, ettersom trykket inne i enheten avtar. Det er også viktig å rådføre seg med eieren om marginene som er vurdert for fremtidige modifikasjoner eller utvidelser.

Når det gjelder instrumentkontrollsystemer, er det nødvendig å forstå forskjellene mellom ventileringsventiler og individuelle ventileringsventiler. Enkelt sagt, mens en vanlig ventil kan tillate reduksjon av ventileringsvolumet gjennom systemets normale drift, kan individuelle ventiler også ta høyde for ikke-konvensjonelle instrumenter, som automatisk nedstenging eller automatisk oppstart, for å minske ventileringsmengden i systemet.

I tilfelle ventileringsvolumet skal vurderes, er det viktig å inkludere alle kontrollinstrumentene som kan påvirke ventileringssystemets effektivitet. Dette kan være instrumenter som enten kan øke eller redusere utslippene. Når man arbeider med forskjellige typer kontrollsystemer, er det flere forutsetninger man kan gjøre. For eksempel kan man anta at en enkelkontroll som kan øke utslippene, vil operere normalt, og at en enkelkontroll som kan redusere utslippene, også fungerer som forventet. Det er viktig at man ikke antar at strømningshastigheten kan reduseres til mindre enn 25 % av designstrømmen, og at varmeinnputt ikke kan korrigeres under slike forhold.

I situasjoner med brann skal ventileringsbelastningen for hvert beskyttelsessystem bestemmes i henhold til de spesifikke metodene som er beskrevet i tidligere kapitler. For beskyttelsessystemer utstyrt med nød-dekompresjonssystemer, skal ventileringshastigheten som genereres under nød-dekompresjon brukes til å vurdere belastningen på flare-systemet. Denne hastigheten bør generelt være høyere enn ventileringshastigheten for branntilstanden, som spesifikt bestemmes ut fra metodekapittel 7.

Når man vurderer branntilstander, bør man bruke anleggets layout, trender og spillvannshåndteringsplaner for å beregne det potensielle området som kan generere den største ventileringsmengden fra beskyttelsessystemene. Dette kan omfatte flere beskyttelsessystemer som kan være utsatt for samtidig venting i et brannscenario.

I tilfelle svikt i instrumentluft, bør man bestemme utslippsbelastningen for hver individuell enhet i systemet i henhold til de metoder som er beskrevet i tidligere kapitler. Dette innebærer også å vurdere potensielle utslipp som kan oppstå som følge av feil i kontrollventiler som står åpent, samt utslipp som kan oppstå fra automatiske eller manuelle trykkventiler. Ved instrumentluftfeil er det vanligvis ikke store utslipp, men man må være oppmerksom på hvor feilene oppstår og hvordan disse kan påvirke den totale ventileringsbelastningen.

I sum krever analysen og beregningen av ventileringssystemer en helhetlig tilnærming der både vanlige og ekstreme driftsforhold vurderes. Ved å bruke detaljerte metoder og forutsetninger kan man få et realistisk bilde av belastningene som vil oppstå under ulike forhold. Dette er avgjørende for å sikre en pålitelig og effektiv drift av ventileringssystemene, og for å minimere risikoen for uønskede hendelser som kan påvirke både anlegget og omgivelsene.