Den här snabbguiden vänder sig till dig som behöver vägledning om avsäkring av tryckbärande anordning. Du får anvisningar om vilken typ av säkerhetsventil som behövs för en viss typ av installation. Likaså råd om hur man ska beräkna erforderlig kapacitet för en säkerhetsventil. Dessutom behandlas ljuddämpare. Ladda ner guiden nedan eller ta del av innehållet längre ner på denna sida.
Inga frågor är för små, inga utmaningar för stora. Skriv några rader eller ring vår växel.
Armatec har lång samlad erfarenhet och ett brett sortiment av säkerhetsventiler till bland annat kemisk industri, olje- och gasindustri, livs- och läkemedelsindustri, pannanläggningar, värmesystem och tryckluftssystem.
Slutna system behöver säkerhetsventiler för att skydda människor och den omgivande miljön om trycket stegrar för högt i systemet. Skälen till en tryckstegring kan vara allt från termisk expansion i ett trasigt kylsystem till en kemisk reaktion som skenar iväg. Oavsett skäl fungerar säkerhetsventilen som ett sista skyddsnät när alla andra säkerhetsåtgärder har visat sig otillräckliga.
I den här guiden använder vi tryckenheten bar för övertryck och bar(a) för absolut tryck, om inte annat anges.
En säkerhetsventil består av ett ventilhus där en fjäderbelastad kägla trycks mot ett säte. Fjäderns kraft ska motsvara säkerhetsventilens öppningstryck.
Hur en säkerhetsventil är uppbyggd
En säkerhetsventil som lyfter snabbt vid liten tryckstegring. Höglyftande säkerhetsventiler är vanligt förekommande och används i huvudsak för avblåsning av kompressibla fluider, det vill säga ånga, luft och gaser. Utloppsflänsen har större dimension än inloppsflänsen för att tillgodose volymökningen vid avblåsningen, och en speciell kägla ser till att ventilen öppnar snabbt till fullt lyft.
Öppningskaraktäristik för höglyftande säkerhetsventil
En säkerhetsventil som lyfter proportionellt med tryckstegringen. Proportionella säkerhetsventiler används främst för vätskor och varm- och hetvattenpannor, men också som överströmningsventiler.
Öppningskaraktäristik för proportionell säkerhetsventil
En säkerhetsventil som har kontrollerade öppningar och stängningar. Det ger en snabb funktion med liten tryckstegring och nedblåsning. Förlusten av fluid begränsas effektivt och driftstrycket kan ligga mycket nära öppningstrycket.
Blåstryck Stängningstryck
System med säkerhetsventil
Ett antal komplicerade fysikaliska faktorer och formler ligger till grund för hur man beräknar avblåsningskapacitet, tryckfall, reaktionskrafter med mera för en säkerhetsventil. Du kan till exempel använda beräkningsprogrammet VALVESTAR. Det är ett omfattande och pålitligt hjälpmedel. Programmet kräver dock gedigna kunskaper om säkerhetsventiler och tillval för att ge ett säkert beräkningsresultat gällande val av samt dimensioner för säkerhetsventil, inloppsledning och utloppsledning.
VALVESTAR innehåller följande steg:
Svenska regler och internationella standarder begränsar tryckfallet i inloppsledningen till 3% av öppningstrycket vid säkerhetsventilens maximala kapacitet.
VALVESTAR räknar fram tryckfall, längd och dimension på inloppsledningen.
Några rekommendationer för att hålla nere tryckfallet:
När säkerhetsventilen blåser uppkommer ett tryckfall i utloppsledningen. Det maximala tryckfallet som är tillåtet för LESER säkerhetsventiler är 15% av öppningstrycket, räknat vid ventilens maximala kapacitet. Det gäller för ventil utan mottryckskompenserande veckbälg.
För säkerhetsventil med mottryckskompenserande bälg kan ett totalt mottryck om högst 35% av öppningstrycket accepteras.
Totalt mottryck avser dynamiskt/uppbyggt mottryck inklusive eventuellt statiskt mottryck.
Några rekommendationer för att hålla nere tryckfallet:
VALVESTAR räknar fram tryckfall, längd, antal rörböjar och dimension på utloppsledningen.
Undvik gemensam utloppsledning, till exempel från två eller flera pannor. Om det är oundvikligt måste man noggrant beräkna den gemensamma utloppsledningen. Utloppsledningen från säkerhetsventilen för varmvattenpanna ska dras mot vägg med lutning från säkerhetsventilen, och mynna på utsidan (se även installation och leverans under ”produktguide”). Om dragning till vägg inte är möjlig ska avspänningskärl installeras.
Utloppsledning för hetvatten ska ledas via avspänningskärl.
Rätt dragning av utloppsledning från säkerhetsventil för varmvattenpanna
När en säkerhetsventil blåser uppkommer en reaktionskraft som säkerhetsventilens anslutningar måste ta upp. Det går att anbringa särskilda stöd till ventilen för att hantera kraften. Storleken på reaktionskraften används för att beräkna stöd och påkänningar i rörsystemet.
Systemet ska konstrueras så att krafter och moment från avblåsning inte påverkar säkerhetsventilen. Reaktionskraften är riktad åt motsatt håll från utblåsningsriktningen. Beräkna gärna med VALVESTAR.
När en säkerhetsventil blåser uppstår kan höga ljud uppstå beroende på bland annat ventilens öppningstryck och kapacitet. I anläggningar med krav på högsta ljudnivå går det att förse ventilen med ljuddämpare. Du kan använda VALVESTAR för att beräkna ljudnivå.
Varmvattenpannor med temperatur ≤ 110°C omfattas av §8 i AFS 2016:1 och direktiv 2014/68/EU (PED). God teknisk praxis ska tillämpas, i det här fallet varm- och hetvattenanvisningar VVA 1993. För att beräkna säkerhetsventilernas erforderliga avblåsningskapacitet utgår man från pannans högsta effekt:
ANMÄRKNING 1
Om pannan har ett slutet expansionskärl som omfattas av PED, kategori I-IV, ska CE-märkt säkerhetsventil användas. Välj AT 8310A.
ANMÄRKNING 2
Om det i effektområde B finns två eller flera pannor enligt effektområde A, ska varje panna vara utrustad enligt A. Det finns två alternativ för att placera säkerhetsventiler:
Utloppsledningen ska dras mot vägg. Om ledningen i stället dras över tak ska avspänningskärl installeras.
ANMÄRKNING 3
Den tillkommande proportionella säkerhetsventilen ska dimensioneras för minst 5% och högst 10% av pannans högsta effekt. Ventilen får inte vara avstängningsbar.
Att förse ång- och hetvattenpannor med säkerhetsventiler är naturligt och har varit krav under många år. Tryckbärande anordningar AFS 2016:1 och tillhörande pannstandarder ställer krav på säkerhetsventiler för ångpannor och hetvattenpannor. Kraven gäller om den eldberörda utrustningen har en volym > 2 liter för en ångpanna eller en temperatur > 110°C för en hetvattenpanna. Pannstandarderna harmonierar med tryckkärlsdirektivet AFS 2016:1.
Det finns två typer av pannor: Vattenrörspannor och eldrörspannor. Båda omfattas av omfångsrika standarder. För vattenrörspannor gäller SS-EN 12952 och den består av 16 delar. Allt från material, konstruktion och utrustning till eldningssystem. Standarden för eldrörspannor, SS-EN 12953, består av 13 delar.
Vattnet befinner sig inuti rören med de varma rökgaserna utanför. Den här typen av panna lämpar sig väl för höga ångtryck. Effektiv matarvattenbehandling är av största betydelse.
Elden (förbränningen) sker i rören som är omgivna av pannvattnet.
Varje ångpanna och varje avstängbar värmd del, till exempel överhettare och economizer, ska förses med åtminstone en säkerhetsventil som skydd mot för högt tryck. Den sammanlagda verifierade kapaciteten för samtliga säkerhetsventiler på pannan ska vara åtminstone lika med pannans högsta kapacitet. Ventilernas lämplighet ska verifieras genom driftsprov.
Det finns ett antal säkerhetsventiler att sälja mellan, till exempel:
För pannor med volym > 10 liter gäller minst 15 mm.
Säkerhetsventilerna (direktbelastade eller tillsatsbelastade) ska vara anslutna till ångrummet på högsta punkt. Om flera ventiler används ska respektive ventil minst ha en kapacitet av (Qn)/(n+1) där Qn är total erforderlig avblåsningskapacitet och n är antalet ventiler (n > 1). Dock tillsammans minst MCR.
Säkerhetsventilerna (direktbelastade eller tillsatsbelastade) ska placeras i pannans ångutlopp.
Säkerhetsventilerna (direktbelastade eller tillsatsbelastade) ska placeras på överhettarens utlopp och ska ha kapacitet för att hindra att överhettaren utsätts för skadlig övertemperatur. Direktbelastade säkerhetsventiler med en kapacitet om minst 75% av erforderlig avblåsningskapacitet ska placeras på ångdomen där mättad ånga kan avskiljas.
Om tillsatsbelastade säkerhetsventiler är installerade vid överhettarens utlopp med kapacitet motsvarande hela pannans ångkapacitet behöver inga ytterligare säkerhetsventiler installeras i ångdomen där mättad ånga kan avskiljas. Illustrationerna redovisar placering och erforderliga kapaciteter.
Välj säkerhetsventil AT 4595, AT 4587A eller AT 4581 med hänsyn till utomhustemperatur, önskad anslutningsform, öppningstryck och erforderlig blåsningskapacitet. Den enskilda ventilen ska vara godkänd för hela kapacitetsbehovet. Växelventilanordningen, AT 3560-20, har funktionen att minst en ventil alltid är helt öppen. En cistern ska vara utrustad med minst två säkerhetsventiler för att tillgodose krav på periodisk kontroll av säkerhetsventilfunktion i bänk.
Cistern med gasol (LPG)
Välj säkerhetsventil med hjälp av beräkningsprogrammet VALVESTAR. Dimensionera enligt DIN EN ISO 4126:7. Sluten fjäderkåpa, ånga 175°C, qm = 2056 kg/h, öppningstryck 4 bar, av syrafast stål. Det ger LESER typ 4414 DN 40/65, det vill säga AT 4580-4-40.
Om beräkningstrycket efter reglerventilen är lägre än primärtrycket ska säkerhetsventil installeras på lågtryckssidan. Säkerhetsventilen ska dimensioneras efter reglerventilens maximala kvs-värde, det vill säga helt öppen ventil.
Dimensionering
Utgå från primärsidans beräkningstryck i exemplet 10 bar ånga. Beräkna reglerventilens maximala kapacitet med hänsyn till kvs = 40, p1 = 10 bar, p2 = 5 bar. SS-IEC534-2 ger maximalt ångflöde genom reglerventilen om 4512 kg/h ånga. Säkerhetsventilen SÄV ska dimensioneras för det här flödet vid ett öppningstryck av 5 bar.
VALVESTAR ger som resultat LESER säkerhetsventil 4422.4555, stålventil DN 65/100, det vill säga AT 4550-3-65, med överkapacitet 69,7%, överhettad ånga 167,5 °C. Överväg lyfthöjdsbegränsning.
Om det finns en by-pass-ventil parallellt till reglerventilen ska även den ventilen ingå i beräkningen.
Termisk expansion innebär att en vätska utvidgas när den tillförs värme.
Termisk expansion
Normalt erfordras inte en beräkning för att fastställa säkerhetsventilens avblåsningskapacitet. God teknisk praxis är att välja en säkerhetsventil i DN 15 eller DN 20, vid måttliga effekter.
För att beräkna den erforderliga avblåsningskapaciteten måste man fastställa överförd effekt. Vid termisk expansion till följd av solstrålning används värdet 1010 W/m2. Normalt anses halva ytan av rörledningen eller tryckkärlet vara utsatt för solinstrålningen.
Det finns ett antal tillval för säkerhetsventiler för att uppnå en optimal drift.
Metalltätning används vid höga temperaturer och/eller väldigt aggressiva fluider, eftersom en mjuktätning inte skulle hålla.
En säkerhetsventil med mjuktätning ger:
Exempel på mjuktätningar
En säkerhetsventil med bälgtätning har två fördelar.
Den mottryckskompenserande veckbälgen ger spindeln en helt tät genomföring. Det gör att styrningar, spindel och fjäder skyddas mot till exempel smuts, korrosion och temperatur.
Den mottryckskompenserande bälgen kompenserar också för mottryck i utloppsledningen. Bälgens effektiva yta motsvarar arean på käglan och säkerhetsventilen kan därför acceptera ett mottryck upp till 35% av öppningstrycket.
För att kontrollera att bälgen är hel finns ett G 1/4-hål i fjäderkåpan som detekterar om eventuella giftiga eller aggressiva fluider läcker genom bälgen. Dräneringsledning ska anordnas.
Läckageindikeringen ska alltid vara öppen mot atmosfären för att säkerställa att ventilhuset hålls trycklöst. Det är en förutsättning för att ventilen ska vara mottryckskompenserande.
En säkerhetsventil med rostfri bälgtätning får en högre bygghöjd eftersom det krävs en distans mellan ventilhus och fjäderkåpa.
Material och begränsningar:
Rostfri bälgtätning
Läckageindikering G ¼
Rostfri veckbälg
För fluidsystem upp till 120°C går det att få bälg av EPDM-gummi. Den här bälgen har, liksom den rostfria bälgen, förmågan att skydda fjäderrummet från inläckande fluid. Smuts, korrosion och föroreningar hindras effektivt.
Gummibälgen är mycket elastisk och påverkar därför inte öppningstrycket, inte heller bygghöjden. Dock är gummibälgen inte mottryckskompenserande.
Material och begräsningar
Bälg av EPDM-gummi
En säkerhetsventil är bara tillgänglig i standardstorlekar (DN). Det innebär att erforderlig kapacitet oftast inte motsvarar vald säkerhetsventils kapacitet. Ventilen är i många fall för stor, vilket gör att tryckförlusten i inlopps- eller utloppsledningen kan bli för stor.
I vissa fall är det gynnsamt att begränsa säkerhetsventilens lyfthöjd till att närma sig erforderlig kapacitet. För säkerhetsventil i kombination med ljuddämpare bör lyftbegränsning tillämpas.
Reducerat kapacitetsvärde för lyftbegränsning måste stämplas på typskylten och ersätter då det standardiserade värdet.
Lyftbegränsning genom att spindeln ovanför käglan förses med distansring
För att kunna prova säkerhetsventilen i en anläggning med flera ventiler är det en fördel om säkerhetsventilerna förses med blockeringsskruv. Metoden används också vid trycktest av anläggning vid tryck över säkerhetsventilens öppningstryck. Efter provningen ska blockeringsskruven tas bort.
Tester med blockeringsskruv överses av tredjepartsorgan, till exempel KIWA Inspecta.
Blockeringsskruv
För fluidtemperatur högre än 400°C måste ventilen förutom en veckbälg förses med speciell kylzon för att skydda fjäder och övriga innerdelar.
Utförandet enligt figuren finns endast för säkerhetsventiler i det flänsade högtryckssortimentet.
Högtemperaturutförande
Lyftindikatorn består av en induktiv givare som påverkas av spindelrörelsen. En lyftindikator ger möjlighet att fjärregistrera säkerhetsventilens öppningsfrekvens. En givare indikerar antal öppningar och tidpunkt när ventilen har varit öppen. Indikatorn kan användas för processautomation.
Lyftindikatorn måste trimmas in efter installationen.
Teknisk data |
|
| Tillverkare: Pepperl & Fuchs, typ N | |
| Beteckning: NJ5-18GK-N | |
| Driftspänning: 24 VDC | |
| Egensäker zon 0, två-råds teknologi | |
| Temperaturområde: -25°C/+100°C | |
| Skyddsform: IP68 | |
| Minsta spindelrörelse: ≥ 1 mm | |
| Ex-klass: EEX ia: IIC T6 eller EEX ib IIC T6 |
Lyftindikator
En värmemantel (ångmantel) har som uppgift att med en yttre värmekälla, till exempel ånga, hålla säkerhetsventilen varm. Värmemantel erfordras för fluider där varmhållning är av stor vikt, till exempel vid hantering av flytande svavel.
Ventilhuset är här försett med en påsvetsad mantel av rostfritt stål. För DN65 och större finns även olegerat kolstål att tillgå.
En säkerhetsventil med bälg går också att förse med separat värmemantel, som förbinds med husets värmemantel via en rörledning. Värmemantel finns med flänsad eller gängad anslutning.
Flänsad eller gängad anslutning – DN25 är ofta tillräckligt
Värmemantel finns endast till säkerhetsventiler av rostfritt stål och har i samtliga fall invändigt gängad anslutning G 3/8.
En vibrationsdämpare används i processystem där instabila systemparametrar kan förekomma. Ett exempel är system med vibrationer som får den fjäderbelastade säkerhetsventilen att börja vibrera. Det kan skada säkerhetsventilen. Vibrationsdämpare minskar vibrationer i kägla/säte samtidigt som öppningstrycket inte påverkas. Däremot påverkas öppningskaraktäristiken. Det gör att ventilen med fördel kan användas i vibrerande system utan att ”poppa” (öppna hastigt). Ventilens lyft justerar sig själv till erforderlig avblåsningsförmåga.
A |
Vibrationer med liten eller knappt märkbar lyft, engelska "rattling". Höga frekvenser kommer i detta fall från extrema källor, t ex. motorer, pumpar och vidaretransporteras mekaniskt i rörsystemet till säkerhetsventilen. Även påverkan från fluiden kan förekomma. Detta fenomen kan medföra att käglan inte tätar mot sätet vid stängningen. |
B |
Vibrationer med stort lyft av käglan, engelska "hammering" neller "chattering". Säkerhetsventilen kan vid denna typ av vibration plötsligt öppna och stänga. Anledning till detta problem är normalt stora tryckfall i inloppsledning eller för högt tryckfall i utloppsledningen. |
Typ av vibrationer
O-ringsdämpare |
Fjäderdämpare |
|
| Vibrationstyp | A) "rattling" | B) "hammering" eller "chattering" |
| Bild | 4.7.1 | 4.7.2 |
| Lättverk | Gastät kåpa Kombination med gastätt lättverk H4 |
Kombination med gastätt lättverk H4 |
| Tryckområde | 0,5 bar till 40 bar | Enligt typprovning |
| Temperatur | -10°C/+180°C (pga. O-ringen) | Begränsas av säkerhetsventiler |
Val av vibrationsdämpare och teknisk specifikation
I ett system där två säkerhetsventiler är placerade på samma tryckbärande anordning kan en växelventil användas för att kunna stänga av och göra service på en av de två säkerhetsventilerna. Det förutsätter att vardera säkerhetsventil har tillräcklig kapacitet för att skydda den tryckbärande anordningen. Ett exempel är säkerhetsventiler på gasolcistern enligt Cisternanvisningar III där växelventil bör installeras.
Växelventiler finns i olika utföranden:
Växelventilanordning med kulventiler och kopplingssystem. Två kulventiler manövreras med ett kopplingssystem (kopplad handspak) som medför att en kulventil alltid är helt öppen. Det är viktigt eftersom en halvöppen kulventil skapar ett högt tryckfall. Anordningen kräver normalt två separata studsar på tryckkärlet och begränsas temperaturmässigt av kulventilerna.
Om gemensam studs används ska tryckfallet i inloppsledningen särskilt kontrolleras. Det får inte överstiga 3% av öppningstrycket vid ventilens maximala kapacitet.
Alternativ växelventil när temperatur och tryck för tidigare beskriven anordning inte är användbar. Växelventilen får vid manövrering inte stå i mellanläge, utan måste vara helt öppen eller helt stängd.
Vidare måste växelventilen dimensioneras så att tryckfallet före säkerhetsventilen inte överstiger 3% av öppningstrycket vid säkerhetsventilens maximala kapacitet. Ventilen finns även i en variant för att stänga av utloppsledningen.
In- och utloppsflänsar, samt i vissa fall dräneringsanslutningar, är vid leverans försedda med plastskydd. De ska tas bort före installation.
En säkerhetsventil ska alltid monteras med fjäderkåpan vertikalt, så kallad stående installation. Efter särskild undersökning kan i undantagsfall annat installationsläge accepteras. Det ska skriftligen meddelas av Armatec till köparen.
Lättverksarmen är vid leverans transportsäkrad. Säkringen ska avlägsnas först vid idrifttagning.
Säkerhetsventil ska placeras med hänsyn till strömningsstörningar. Se tabell.
Strömningsstörning |
|
| Efter regler- eller avstängninsventil | ≥ 25 X DN |
| Efter två böjar i olika plan | ≥ 20 X DN |
| Efter två böjar i samma plan | ≥ 15 X DN |
| Efter en böj | ≥ 10 X DN |
| Efter strypning | ≥ 10 X DN |
En säkerhetsventil utgör tryckkärlets yttersta säkerhetsanordning. Ingrepp i en säkerhetsventil får endast utföras av person med särskild dokumenterad utbildning. Armatecs serviceverkstad eller annan verkstad med dokumenterad kompetens ska anlitas vid service av LESER säkerhetsventiler.
Läckande säkerhetsventil ska omgående åtgärdas.
Motion, det vill säga att öppna och stänga säkerhetsventilen med lättverk, ska utföras minst var sjätte månad. Arbetstrycket ska då vara minst 88% av öppningstrycket vid gaser, luft och ånga respektive 80% vid vätskor.
Säkerhetsventil utan lättverk kontrolleras vid periodvis kontroll i bänk, se gällande föreskrifter.
Med varje leverans av ventil följer separat bruksanvisning med fullständig information kring underhåll.
Arbetstryck/Operating pressure
Tryck vid normala driftsbetingelser, till exempel för processens förlopp.
Blåstryck/Opening pressure
Öppningstryck plus tryckstegring. Oftast +10%.
Dynamiskt (uppbyggt) mottryck/Built-up back pressure
Tryck vid säkerhetsventils utlopp orsakat av flödet genom ventilen in i ett utloppssystem.
Flödesarea
Ventilsätets minsta tvärsnittsarea, som används för att beräkna den teoretiska kapaciteten utan avdrag för några hinder.
Flödesdiameter
Diameter för flödesarean.
Godkänd kapacitetskoefficient
Inom ramen för typgodkännandet godkänd kapacitetskoefficient som gäller vid beräkning av genomströmmad mängd för respektive säkerhetsventil.
Högsta tillåtna tryck
Anges på behållarens skylt. Även kallat MAWP (Maximum Allowed Working Pressure).
Inställningstryck (kallt)/Cold differential pressure (CDTP)
Förutbestämt tryck vid vilket en säkerhetsventil i provbänk börjar att öppna. I trycket ingår korrigeringar för driftsförhållanden med avseende på mottryck och/eller temperatur.
Kapacitet
Massflöde eller volymflöde.
Lyft
Käglans rörelse från stängt läge upp till fullt lyft.
Nedblåsning
Skillnaden mellan öppnings- och stängningstryck. Normalt angiven i procent av öppningstrycket, utom för mycket låga öppningstryck där nedblåsningen anges i delar av bar.
Statiskt (pålagt) mottryck/Superimposed back pressure
Statiskt tryck vid en säkerhetsventils utlopp när den ska träda i funktion. Pålagt mottryck orsakas av tryck från andra källor i utloppsystemet.
Stängningstryck/Reseating pressure
Värdet av det statiska tryck vid vilket käglan åter kommer i kontakt med sätet och vid vilket lyfthöjden är 0.
Teoretisk kapacitetskoefficient
Förhållandet mellan den verkliga och teoretiska kapaciteten.
Tryckstegring
Tryckökning över öppningstrycket för en säkerhetsventil anges vanligen i procent av öppningstrycket. Normalt är maximal tryckstegring 10% över tillåtna öppningstrycket.
Öppningstryck/Set pressure
Förutbestämt tryck vid vilket en säkerhetsventil under drift börjar att öppna. Härvid avses det tryck, mätt vid ventilens inlopp, vid vilket tryckkrafterna som strävar att öppna ventilen enligt specificerade driftsförhållanden är i jämvikt med de krafter som håller ventilkäglan mot sätet.
Vill du göra en djupdykning i ämnet? Kika in vår nedladdningsbara handbok (PDF-dokument, 3.3 MB) om Tryckavsäkring.
