ГОСТ 12.2.085-2017 Арматура трубопроводная. Клапаны предохранительные. Выбор и расчет пропускной способности (с Поправками)

Приложение Г
(справочное)

     
Аварийные ситуации, приводящие к срабатыванию ПК

Г.1 Сценарии аварийных ситуаций

Сценарии аварийных ситуаций классифицируют по физическому механизму, вызывающему аварийное повышение давления, следующим образом:

- нарушение материального баланса системы, приводящее к накоплению продукта в ограниченном объеме и, как следствие, аварийному повышению давления;

- нарушение теплового баланса системы. Причинами роста давления в этом случае являются вскипание продукта в защищаемой системе и/или его тепловое расширение в ограниченном объеме.

Г.1.1 Нарушение материального баланса

Сценарии нарушения материального баланса характерны для большинства трубопроводов, оборудования и машин, работающих под давлением. Нарушение баланса подразумевает несоблюдение тождественности сумм расходов рабочих сред на входе и выходе защищаемой системы вследствие:

- аварийного закрытия выхода, например, из-за неисправности арматуры, системы управления или ошибки оператора;

- открытия или резкого увеличения входного потока, например, из-за отказа регулирующей или дроссельной арматуры, либо ошибки оператора;

- возникновения "нештатного" входного потока из-за нарушения целостности контуров защищаемой системы, например, при разрыве трубки кожухотрубчатого теплообменника, с истечением среды из пространства высокого давления в пространство низкого давления.

Сценарии с нарушением только материального баланса, как правило, наиболее просты для расчета - достаточно оценить возможную разность объемных расходов на входе и выходе защищаемой системы при параметрах сброса. Осложняющими факторами оценки сценариев являются:

- сложность расчета аварийных потоков на входе в систему вследствие разрушения целостности контуров защищаемой системы либо через арматуру (запорную, регулирующую, дроссельную), работающую в нерасчетном режиме, в особенности для случая с критическим истечением газообразного продукта или двухфазной смеси;

- наличие в защищаемой системе нескольких фаз среды;

- изменение состава среды в аппарате в процессе развития аварийного сценария.

Г.1.2 Нарушение теплового баланса

При нарушении теплового баланса возможно нарушение материального баланса.

Нарушение теплового баланса может наступить вследствие процессов, приводящих к:

- превышению тепловой нагрузки;

- расхождению в тепловых потоках на входе и выходе системы в пользу теплового потока на входе;

- возникновению аварийного внешнего теплового потока.

Сценарии нарушения теплового баланса характерны для:

- оборудования с непосредственным подогревом, например, для колонных или теплообменных аппаратов, а также емкостей с наружным или внутренним обогревом, например, при остановке перекачки обогреваемого продукта и, особенно, при одновременном закрытии входов и выходов защищаемой системы;

- систем, в состав которых входят аппараты с наружным охлаждением, например, аппараты воздушного охлаждения, когда по тем или иным причинам система охлаждения прекращает работать.

Возникновение аварийного внешнего теплового потока возможно вследствие:

- пожара (один из самых частых и типичных сценариев расчета для аппаратов самого разнообразного вида);

- нерасчетного режима работы факельной системы, солнечной радиации и т.п. Давление может повыситься вследствие испарения, десорбции, расширения жидкости в замкнутом объеме, например, сжиженных газов;

- нарушения целостности защищаемой системы, например, тот же случай разрушения трубки кожухотрубчатого теплообменника. В этом случае тепловой приток совмещается с массовым притоком;

- вышедшей из-под контроля экзотермической химической реакции - возникновение источников тепла внутри аппарата. Случай характерен для химических производств, где к нарушению теплового баланса добавляется нарушение материального баланса из-за самой химической реакции.