ГОСТ Р 71011-2023 (ИСО 23251:2006) Нефтяная и газовая промышленность. Морские промысловые сооружения. Системы ограничения и сброса давления

     6.10 Отказ систем автоматического управления технологическими потоками

6.10.1 Общие положения

Для автоматического управления следует применять устройства, приводимые в действие непосредственно от параметров технологического процесса или косвенно активизированные от определенного технологического параметра (например, давление, расход, уровень жидкости или температура) на входах и выходах сосудов или систем. При отказе подачи сигнала или вспомогательной рабочей среды (например, воздух, жидкость гидравлики и др.) на конечный управляющий элемент (например, исполнительный привод клапана) устройства управления должны принимать либо полностью открытое, либо полностью закрытое положение в соответствии со своей конструкцией. Конечные управляющие элементы при отказе в стационарном положении должны переходить в полностью открытое или полностью закрытое положение (см. 6.10.5). Отказ элемента для измерения параметра технологического процесса (в составе датчика или устройства управления) без одновременного отключения подачи электроэнергии в конечном управляемом элементе необходимо рассмотреть с целью определения результата воздействия на конечный управляемый элемент. Применение ручного перепускного клапана приведено в 6.10.3.

Возможный отказ устройства управления следует рассматривать при полностью или частично открытом ручном перепускном (байпасном) клапане. Компенсация проходного сечения заниженного типоразмера регулирующего клапана открытием перепускного (байпасного) клапана не допускается.

При проектировании устройства сброса давления следует принять допущение, что для расчетных или близких к расчетным режимов типоразмер регулирующего клапана определен и система работает без отказов, если не заданы особые требования, устанавливающие обратное. При проектировании устройства сброса давления необходимо учитывать возможность возникновения временных пусковых и/или нештатных режимов эксплуатации, обусловленных использованием перепускного клапана, установленного на байпасной линии регулирующего клапана. Так как данные режимы эксплуатации являются неконтролируемыми, следует учитывать, что при работе на этих режимах необходимость в сбросе давления возникает, как правило, чаще, чем при нормальной работе устройства сброса давления с закрытыми перепускными клапанами.

6.10.2 Пропускная способность

Следует принять во внимание, что при оценке требуемого сброса давления, вызываемого любой причиной, все автоматические регулирующие клапаны, которые не рассматриваются в качестве обязательных для процесса сброса давления и которые могут способствовать сбросу давления в системе, должны оставаться в положении, требуемом для минимального нормального технологического потока.

Минимальное нормальное положение (открыто/закрыто) клапана - это ожидаемое положение клапана перед началом нештатного режима, т.е. положение клапана при минимальных расчетных расходах (условия минимальной пропускной способности). Если режим течения потока через регулирующие клапаны не изменяется (см. 6.10.6), допускается принимать нормальный минимальный расход для этих клапанов с поправкой на условия сброса давления при условии, что расположенная ниже по схеме система способна принять увеличившийся поток.

6.10.3 Устройства управления на входе и перепускные клапаны

Предусматривают одну или несколько входных линий, оборудованных устройствами управления. Необходимо рассмотреть сценарий, при котором один клапан на входе находится в положении полного открытия независимо от положения регулирующего клапана при отказе. Несанкционированное открытие данного регулирующего клапана может быть вызвано неисправностью КИПиА или неправильным срабатыванием, обусловленным сбоями в работе. Если система имеет несколько входных линий, любое устройство управления в оставшихся линиях необходимо считать остающимся в нормальном рабочем положении. Следовательно, требуемая скорость сброса давления представляет собой разность между максимальным ожидаемым расходом потока на входе и нормальным расходом потока на выходе с поправкой на условия сброса давления при минимально возможной устойчивой работе системы с учетом того, что другие клапаны в системе находятся в рабочем положении при нормальном расходе потока (т.е. нормально открыты, нормально закрыты или находятся в положении дросселирования). Если один или больше клапанов на выходе потока закрываются или большее число клапанов на входе открывается при той же неисправности, которая вызвала открытие первого клапана на входе, то требуемая скорость сброса давления представляет собой разность между максимальным ожидаемым входным расходом потока и нормальным расходом потока через выходные клапаны, которые остаются в открытом положении. Все значения расходов потока рассчитывают при условиях сброса давления. Необходимо учесть влияние, которое оказывает открытие, даже частичное, ручного(ых) перепускного(ых) клапана(ов) на байпасной(ых) линии(ях) входного(ых) регулирующего(их) клапана(ов). Если в процессе эксплуатации перепускной клапан открывается для обеспечения дополнительного расхода потока, тогда этот общий поток (регулирующий клапан полностью открыт и перепускной клапан находится в нормальном положении) должен рассматриваться при сбросе давления. Если же байпас используется только в процессе технического обслуживания с целью перекрытия и демонтажа регулирующего клапана, то тогда следует принимать максимальное значение расхода потока через один из клапанов - регулирующий клапан или перепускной клапан.

Необходимо учитывать возможность непреднамеренного открытия перепускного клапана при работе регулирующего клапана, если не предусмотрены средства управления и контроля при эксплуатации. Если давление, возникающее в результате открытия перепускного клапана, может быть больше скорректированного давления гидравлического испытания (см. 3.56 и 5.3.2), то не допускается применять только средства управления и контроля в качестве единственного способа предотвращения процесса возникновения превышения давления. При проектировании следует учитывать, что определенные системы могут характеризоваться недопустимым риском, связанным с неисправностью средств управления и контроля, что приведет к потере герметичности системы с соответствующими последствиями. При этом следует принять во внимание, что ограничение превышения давления до допустимого значения является предпочтительным методом защиты. Необходимо учитывать, что при превышении давления, связанном с неисправностью средств управления и контроля, рассматривают всю систему, включая все вспомогательные элементы (например, разборные соединения, КИПиА).

Для систем ограничения и сброса давления учитывают возможность отказа входного регулирующего устройства, обеспечивающего эксплуатацию технологической системы (например, сосуд, работающий под высоким давлением, в котором жидкие флюиды контролируются по уровню и сбрасываются в систему низкого давления).

При отводе жидкости из сосуда с высоким давлением в систему низкого давления необходимо учитывать фактор возможного закрытия выхода системы низкого давления, а также возможность поступления (прорыва) потока паров (газов) в систему низкого давления при снижении уровня жидкости в сосуде с высоким давлением. Учитывают, что наличие источника входящих паров с объемом, по сравнению с объемом системы низкого давления, или если источник паров неограничен, делает возможным превышение давления, что обусловливает необходимость определения типоразмеров устройств сброса давления, предназначенных для системы низкого давления и обеспечивающих сброс максимального потока паров, проходящего через регулирующий клапан, установленный на линии отвода жидкости из сосуда.

Давление в условиях, при которых технологические системы имеют большие различия по величине давления, а объем паров, находящийся в оборудовании высокого давления, меньше, чем объем системы низкого давления, в определенных случаях возможно компенсировать без его превышения.

Следует учитывать, что при потере уровня жидкости в сосуде поток паров, поступающий в систему низкого давления, зависит от взаимосвязанной системы, состоящей из клапанов с полным открытием и трубопроводов на участке с перепадом давления, определяемым рабочим давлением выше по технологической схеме до давления сброса на оборудовании, расположенном ниже по технологической схеме. Это падение давления при начальных условиях, как правило, приводит к возникновению критического режима потока (дросселирование через регулирующий клапан) и может вызвать более высокую скорость поступления паров, по сравнению с заданной скоростью поступления пара в систему высокого давления. Если подпитка не равна оттоку, это состояние будет непродолжительным, так как расположенный выше по технологической схеме сосуд опорожняется. При этом устройства сброса давления, которые защищают систему низкого давления, должны иметь площадь проходного сечения, обеспечивающую сброс максимального потока. При большом объеме паров на стороне низкого давления учитывают, что перенос паров из системы высокого давления, необходимый для увеличения давления в нижнем течении потока от рабочего давления до давления разгрузки (как правило, 110% от расчетного давления или МДРД), снижает давление на входе. Это понижение давления приводит к соответствующему уменьшению расхода потока, который устанавливает требуемые параметры сброса давления. Для компенсации потерь потока следует, при необходимости, предусмотреть дополнительную подпитку парами системы высокого давления с целью поддержания давления на входе.