Proses ve Depolama Tanklarında Emniyet Vanalarının Önemi ve Kullanımı
Emniyet Vanası Nedir?
Emniyet vanaları, borular,kapalı kaplar, tanklar ve kompresörler ve basınç düzenleme istasyonları gibi diğer basınçlı sistemlerde bulunan kendinden tahrikli vanalardır.
Önceden ayarlanmış bir basınçta otomatik olarak açılacak şekilde tasarlanmıştır. Açık olduğunda, sistemdeki gazın, buharın veya sıvının bir kısmının tahliyesini sağlar, bu da güvenli sınırların üzerinde aşırı basınç oluşmasını önler.
Vana, basınç güvenli bir seviyeye düştüğünde tekrar kapanır ve böylece tesisatın bütünlüğü
ve proses sıvısı korunur.
Aşırı Basınç Nedir?
Bu yazıda basınç altında sıvı ve/veya buhar (gaz) içeren bir sistemin (tank, kap, boru tesisatı, boru hattı, proses ünitesi vb.) güvenli sınırı veya tasarım basıncını aşması durumundaki aşırı basınçtan bahsediyoruz.
Güvenli veya tasarım basınç limitinin üzerindeki basıncı tahliye etmenin bir yolu sağlanmalıdır.
Aşırı basınç dört ana nedenden dolayı ortaya çıkabilir:
1. Proses arızası: Buna bir örnek olarak, kontrolsüz bir kaba basınç beslemeye devam eden bir kompresör olabilir (bir balona çok fazla üflemek gibi). Bazı durumlarda bu ‘’blocked outlet’’ olarak da isimlendirilebilir.
2. Aşırı ısınma (yangın durumu): Bir tank veya boru etrafındaki harici bir yangından kaynaklı olarak gaz/ buhar veya sıvıların genleşerek iç basıncı arttırması durumudur.
3. Termal genleşme: Borunun sıvıyla dolu kapalı bir bölümü güneşten veya ortam sıcaklığındaki artıştan ısınmaya maruz kaldığında, sıvı genişleyerek iç basınçta çok yavaş ama önemli bir artışa neden olur. Bu giderilmezse, kap veya borularda yırtılma veya sızma
meydana gelebilir.
4. Kimyasal reaksiyon: Bazı kimyasal reaksiyonlar basınç oluşumuna neden olabilir. Bu tür bir kaza o kadar ani meydana gelebilir ki, aşırı basıncın engellenmesi için yalnızca bir patlama diski yeterince hızlı tepki verebilir.
Aşırı Basınç Koruması Nedir?
Aşırı basınç koruması, akışkanın (sıvılar ve/veya buharlar) bir sistemden atmosfere veya başka bir sisteme, basıncın belirli bir değeri aşmaması için boşaltılması (havalandırılması)nı ifade eder.
Bu, önceden belirlenmiş bir basınçta açılan bir basınç tahliye cihazı ile gerçekleştirilir. Bu vanaların amacı, personelin yaralanmasını ve malın zarar görmesini önlemektir.
Amaçlarına göre, aşırı basıncı boşaltmak için kullanılan iki temel aşırı basınç koruyucu cihaz türü vardır. Bunlar, tekrar kapanan (basınç tahliye vanaları) ve tekrar kapanmayan (patlama diskleri).
Aşırı basınç koruması ihtiyacı, genellikle basınç tahliye cihazları içeren basınçlı sistemler (tanklar, kaplar, borular, vb.) için minimum ve/veya özel gereksinimleri veren kodlar veya yönetmeliklerle belirlenir. Gereksinimleri yayınlayan en sık başvurulan iki kuruluş, American
Society of Mechanical Engineers (ASME) ve American Petroleum Institute (API)’dir.
Hangi Tiplerde Emniyet Vanaları vardır?
Üç temel tip basınç tahliye vanası vardır. 1. Palet ağırlıklı emniyet vanaları, vanayı kapalı tutmak için doğrudan ağırlığın kullanıldığı vanalardır. Bu vanaların ayar basınçları için ağırlık gerektiğinden, ayar basınçları mevcuttaki ağırlıkla sınırlıdır. Paleti tam olarak kaldırmak için yani vanayı tam olarak açmak için önemli ölçüde aşırı basınç (genellikle %100 veya daha fazla) gereklidir.
Palet ağırlıklı vanalar, basınç/ vakum ventili ya da basınç kırıcı olarak da adlandırılır. Hem basınç hem de vakum uygulamaları için kullanılır (bkz. Figure 1). (ör. Anderson Greenwood Tip 96A Vakum Kırıcı, Enardo 950 serisi PVRV).
2. Direkt uyarılı yaylı emniyet vanaları, vana diski veya milinin bir yay tarafından kapalı tutulduğu valflerdir (bkz. Figure 2). Diskin altındaki basınç arttıkça diski yukarı iten kuvvet artar. Bu kuvvet, yayın aşağı iten kuvvetine eşit olduğunda, valf açılma eşiğindedir.
Basınçtaki herhangi bir ek artış, diskin yukarı hareketine ve vananın açılmasına neden olur. (ör. Crosby (JOS, JBS, JLT, 800, 900, BP))
3. Pilot uyarılı emniyet vanaları, ana vananın sistem basıncının kendisi tarafından kapalı tutulduğu valflerdir. Basınç, seat alanı üzerinde ve dome alanı olarak adlandırılan bir pistona yukarı doğru (nozzle-seat temas alanı) etki eder.
Pistonun üst tarafında ise aşağı doğru etki eder (bkz. Figure 3). Piston alanı seat alanından
daha büyüktür, bu da aşağı iten kuvvetin yukarı iten kuvvetten daha büyük olmasına neden olur. Bir pilot, ana vana pistonundaki basıncı kontrol eder. (ör. Anderson Greenwood Serisi 200,400, 500, 700, 800, 900 ve 5100, piston tipi POPRV’lerdir.)
Direkt uyarılı yaylı emniyet vanası ile Pilot uyarılı emniyet vanası arasındaki en önemli fonksiyonel fark, ayar basıncına yaklaşıldığında ortaya çıkar. Tüm direkt uyarılı yaylı vanalarda, sistem basıncı ayarlanan basınca yaklaştıkça vananın kapatma kuvveti azalır.
Sistem basıncı ayarlanan basınca yaklaştığında, yukarı doğru sistemin kuvveti ve aşağı seat/yay kuvveti neredeyse dengelenir ve “simmer (kaynama/sızdırma)” olarak bilinen ve seat e zarar verebilecek, sızıntıya, ürün kaybına ve yüksek vana bakım maliyetlerine neden olabilecek bir duruma neden olur. Vananın tam açması için sistemin basıncının, yay kuvvetini/basıncının %10’u kadar aşması gerekir.
(Anderson Greenwood Crosby Series 80 pop action vanalar – Tip 81, 83 ve 86 – bu kuralın dışında da çalışabilir. Ayrıntılar için bize ulaşabilirsiniz.)
Pilot uyarılı emniyet vanalarında bu durumun tam tersi geçerlidir. Ayar basıncına yaklaşıldığında, ana vananın sızdırmazlık kuvveti, seat alanına etki eden sistem basıncının ürettiği yukarı doğru açma kuvvetine karşı piston alanına etki eden sistem basıncının geliştirdiği aşağı doğru daha büyük kapatma kuvveti nedeniyle maksimize edilir.
Pilot, ayarlanan basınca ulaşıldığını algıladığında, açılır ve dome basıncını düşürür, bu da
ana vananın açılmasına ve kaldırmaya başlamasına neden olur.
Ana vanada herhangi bir simmer (kaynama/ sızdırma) gerçekleşmez. Pilot vanasında soft seat kullanılmasından dolayı önemsenmeyecek derecede küçük seviyede simmer (kaynama/sızdırma) gerçekleşebilir.
Depolama Tankı Koruması Nedir?
Tank yastıklama; bir vakum kırıcı ile beraber yapılan, ortamdaki havayı içeri almadan basınçlı bir sıvı depolama kabının buhar boşluğunda, depoyu ve ürünü korumak için atıl bir gaz muhafaza etme işlemidir. İçinde aşırı vakum oluşabilen tankların dış duvarlarına etki eden atmosferik basınç nedeniyle tankın çökmesini önlemek için gereklidir.
Ortam havası yerine inert (atıl) veya tanktaki ürünle uyumlu bir gaz kullanılması, tankta
olası bir patlayıcı karışımın oluşmasını ve tank ürününün bozulmasını önleyecektir.
Ayrıca, basınç tahliye vanası açıldığında, muhtemelen tehlikeli ve zararlı ürün buharlarından ziyade çoğunlukla örtüleme gazını boşaltacağından, tank buhar boşluğunda bir örtü gazının
bulunması emisyon kaçaklarını da önemli ölçüde azaltabilir.
Buhar Basıncı Kontrolünün Önemi
• Buhar boşluğu basıncının (sıvının üzerinde) kontrol edilmesi, güvenliğin anahtarlarından biridir.
• Çok yüksek veya düşük basınç, bir tankı çökertebilir.
• Buhar boşluğu basıncı aşağıdakilerden dolayı değişir:
– Tanka ürün alma ya da boşaltma,
– Sıcaklık değişiklikleri.
Ürün Girişinin ve Çıkışının Etkisi
• Tanka Ürün Girişi olduğunda;
– Buhar boşluğu basıncı artar,
– Aşırı basıncın tahliye edilmesi gerekir.
• Tanktan Ürün Çıkışı olduğunda;
– Buhar boşluğu basıncı azalır,
– Düşük basıncın telafi edilmesi gerekir.
Sıcaklığın Etkisi (Artması veya Azalması)
• Tank içindeki ürün soğudukça buhar yoğunlaşır;
– Tank basıncı düşer,
– Düşük basıncın telafi edilmesi gerekiyor.
• Tank içindeki ürün ısındıkça buhar genleşir;
– Tank basıncı artar,
– Aşırı basıncın boşaltılması gerekir.
Basınç/Vakum Tahliye Vanalar (Ventiller/PVRV)
• Vakum tahliyesi;
– Tank içi basınç algılanır,
– Tank basıncı < atmosfer basıncı ise; tanka hava alınır,
– Bu durum tankı uygun çalışma basıncına geri getirir.
• Basınç tahliyesi;
– Tank içi basınç algılanır,
– Tank basıncı > ayar basıncı (güvenli çalışma basıncı) ise tanktan buhar/gaz salınır,
– Bu durum tankı uygun çalışma basıncına geri getirir.
Tank Yastıklama / Örtülemenin Amacı Nedir?
Tank içerisindeki ürünü atmosferik havadan ve nemden izole eder. – Daha uzun depolama ömrü, Daha kaliteli ürünler.
Depolanan ürünü bozulma ve kontaminasyondan korur – Daha az oksidasyon, Daha az emisyon.
Tanktaki zararlı ürün buharlarının atmosfere salınması engeller. – Daha az ürün kaybı,
Yanıcı gazları engeller.
Buhar boşluğundaki oksijen yoğunluğunun azaltılarak zararlarının minimuma indirir. – Güvenliği arttırır.
Mehmet Berk Güven
Saha Satış Mühendisi
Basınç Yönetimi
Emerson Automation Solutions
