Kriyojenik Tanklarda Emniyet Ventilleri ve Güvenlik Tertibatları

Kriyojenik tank emniyet ventili, kabın maksimum izin verilen çalışma basıncını aşmasını önler. Eksiksiz bir tankta tek bir emniyet tertibatı değil bir sistem bulunur: bir geçiş vanası üzerinde birincil ve ikincil emniyet ventilleri, iç kap üzerinde bir patlama diski ve halka vakum boşluğunu koruyan bir emniyet tertibatı.

Bu tertibatlar, kriyojenik sıvının ortam koşullarındaki kaynama noktasının çok altında depolanması nedeniyle vardır. Isı girişi süreklidir; dolayısıyla basınç yükselmesi kabın arızası değil normal hâlidir. Basınç koruma sistemi, bu normal yükselmenin yapısal bir hasara dönüşmesini engeller.

Bu yazı her tertibatın ne yaptığını, emniyet tertibatlarının neden asla izole edilmemesi gerektiğini ve ikinci el bir tankın basınç koruma sisteminde nelerin muayene edileceğini açıklıyor.

Kriyojenik tank basınç koruma sistemi nelerden oluşur?

Vakum yalıtımlı kriyojenik tank, tek gövdede iki kaptır. İç kap kriyojenik sıvıyı basınç altında tutar. Dış ceket bir vakum muhafazasıdır ve iç basınca değil dış basınca göre tasarlanmıştır. İkisi tamamen farklı korumaya ihtiyaç duyar.

Standart bir düzen şunları içerir:

• İç kap üzerinde, yaylı ve yeniden kapanan, maksimum izin verilen çalışma basıncında veya altında ayarlanmış bir birincil emniyet ventili
• Eşit kapasitede bir ikincil emniyet ventili; böylece bir ventil servis dışına alınırken kap korumasız kalmaz
• Her iki emniyet ventilini taşıyan ve en az bir tahliye yolunun daima açık kalmasını sağlayan bir geçiş vanası
• İç kap üzerinde, yeniden kapanmayan yedek tertibat olarak bir patlama diski
• Dış ceketi koruyan, bazen vakum ceket emniyeti veya patlama plakası denen bir halka boşluk emniyet tertibatı
• Personelden ve bina hava emişlerinden uzak, güvenli bir noktaya deşarj eden havalandırma borulaması

Ayar basınçları imalatçı tarafından geçerli koda göre belirlenir: Avrupa'da sabit kaplar için EN 13458 ile birlikte PED 2014/68/EU, taşınabilir kaplar için EN 13530 ve taşıma mevzuatı, ABD pazarı için ise ASME Section VIII. Bu değerler damgalanır veya kap dokümantasyonunda kayıtlıdır. Sahada ayarlanabilir değerler değildir.

Birincil emniyet ventili ne yapar?

Birincil emniyet ventili çalışan tertibattır. Buhar boşluğu basıncı ayar basıncına ulaştığında açılır, basınç düşene kadar buhar tahliye eder, sonra yeniden oturur. Normal serviste bir tankta, özellikle atıl duran veya basınç kontrol devrelerinde arıza olan bir tankta bu ventil zaman zaman çalışabilir. Bu, sistemin işini yapmasıdır.

Operatörlerin sıkça yanlış anladığı iki nokta vardır:

• Emniyet ventili ayar basıncı, operatörün seçtiği daha yüksek bir basınçta değil, iç kabın MAWP değerinde veya altındadır. Proses daha yüksek bir teslim basıncı gerektiriyorsa yanıt farklı bir emniyet ventili değil, daha yüksek basınç sınıfına sahip bir kaptır
• Sık açılan bir emniyet ventili sıkıntı değil belirtidir. Olağan nedenler bozulmuş vakumdan gelen ısı girişi, açık kalmış bir basınç yükseltme regülatörü veya çalışmayan bir ekonomizerdir ve her biri araştırılmalıdır

Tekrarlanan açılma sızdırmazlık yüzeyini de aşındırır; bu yüzden çevrim yapmış bir ventil ayar noktasının altında sızmaya başlayabilir.

Neden ikincil bir emniyet ventili ve bir geçiş vanası var?

Emniyet ventili periyodik teste ve zamanla değişime ihtiyaç duyar, ancak bu iş yapılırken kap korumasız bırakılamaz; kriyojenik bir tankı ventil değiştirmek için boşaltıp ısıtmak ise günlerce sürecek bir işlemdir.

Geçiş vanası bunu çözer. İki çıkışının her birine bir emniyet ventili takılan, bazen çift manifold veya transfer vanası denen üç yollu bir vanadır. İç tasarımı, en az bir emniyet ventiline giden yolun daima açık kalmasını sağlar ve orta konumda her ikisi de bağlıdır. Her iki tertibatı aynı anda izole edemez.

İşletme disiplini basittir:

• Diğer ventili sökmeden önce geçiş vanasını tamamen bir tarafa alarak o emniyet hattını servise sokun
• İmalatçı talimatı bir işletme konumu olarak tanımlamadıkça kolu ara konumda bırakmayın
• Her iki emniyet ventilinin ayar basıncı ve tahliye kapasitesi aynı olmalıdır. Değişim, bağlantı ölçüsünü tutturma meselesi değildir
• Geçiş işlemini kayda alın; böylece bakım geçmişi hangi hattın ne zaman serviste olduğunu gösterir

Kriyojenik tankta patlama diski ne işe yarar?

Patlama diski yeniden kapanmayan bir tertibattır; belirli bir basınçta yırtılan ve değiştirilene kadar açık kalan ince bir metal diyaframdır. Ayar basıncı emniyet ventili ayarının üzerinde, ancak kodun MAWP değerine göre izin verdiği sınır içindedir; böylece normal bir aşırı basınç olayında önce emniyet ventili devreye girer ve disk sağlam kalır.

Disk, yaylı bir ventilin tek başına karşılayamayabileceği olaylar için vardır:

• Dış ısının normal buharlaşma kaybının çok üzerinde buhar üretmesine yol açan bir yangın hâli
• Örneğin çıkıştaki buz veya mekanik bir arıza nedeniyle açılmayan bir emniyet ventili
• Tüm tahliye alanının anında gerektiği hızlı bir basınç sıçraması

Patlama diski yeniden kapanmadığı için tank, basıncı düşene kadar içeriğini atar. Bu amaçlanan davranıştır. Tank daha sonra, disk tertibatı patlama basıncına ve imalatçının belirttiği yuvaya uygun doğru parçayla değiştirilene kadar servis dışıdır. Başka bir imalatçının benzer değerli diski eşdeğer değildir.

Halka vakum boşluğunu ne korur?

Bu tertibat en sık göz ardı edilendir ve ciddi bir arıza biçimine karşı koruma sağlar. Halka boşluk yüksek vakum altındadır ve dış ceket bu dış atmosferik yüke direnecek şekilde imal edilir. Basınçlı kap değildir.

İç kap veya iç bir boru kaçak yaparsa, kriyojenik sıvı halka boşluğa girer, ısı emer ve buharlaşır. Hacim genleşmesi çok büyüktür; bu yüzden vakum boşluğu hızla basınçlanır ve bir tahliye yolu olmadan ceket hasar görürdü. Genellikle yaylı bir plaka ya da elastomer contalı bir patlama plakası olan halka boşluk emniyet tertibatı, ceketin dayanabileceğinin çok altında düşük bir basınçta tahliye yapar.

Bu tertibatın kuralları:

• Asla üzeri boyanmamalı, bantlanmamalı, sızdırmazlık malzemesiyle kapatılmamalı ya da yalıtım veya kaplamayla örtülmemelidir
• Kar, buz, kuş yuvası ya da tanka dayanmış depolanmış malzeme tarafından asla tıkanmamalıdır
• Vakumu kontrol etmek için sökülmemelidir; vakum, bunun için ayrılmış vakumlama ağzından okunur
• Tahliye yapmışsa vakum gitmiştir ve neden bulunana kadar tank servis dışıdır
• Tertibatın yerinde olup olmadığını teyit edin; eski ünitelerde bir onarım sonrası eksik olabilir

Tahliye yapmış bir ceket emniyet tertibatı iç kapta kaçak olduğunu işaret eder; bu, yavaş vakum bozulmasından farklı bir sorundur. Kriyojenik tanklarda vakum kaybı yazımız bu ayrımı ele alıyor.

Emniyet tertibatları neden asla izole edilmemeli veya kapatılmamalı?

Bu, bir kriyojenik kurulumda en çok önem taşıyan tek kuraldır. Kap basıncını göremeyen ya da deşarj yapamayan bir emniyet tertibatı hiçbir koruma sağlamaz ve basınç zaten yükselene kadar tank dışarıdan hiçbir belirti vermez.

Pratikte izolasyon zararsız görünen yollarla olur:

• Sızdıran bir ventili onarmak yerine durdurmak için emniyet ventilinin önüne takılıp kapatılan bir kesme vanası
• İmalatçının işletme konumu olarak tanımlamadığı bir konumda bırakılmış geçiş vanası
• Yağmuru içeri almamak için havalandırma çıkışına takılan bir kapak, kör tapa veya tıkaç
• Ventilin boyutlandırılmadığı bir karşı basınç ekleyen, uzun veya küçük çaplı boruyla uzatılmış havalandırma borulaması
• Yukarı baktığı için su biriktirip donmuş ya da kapalı bir alana deşarj ettiği için tıkanmış bir havalandırma çıkışı
• Boyama veya yeniden kaplama sırasında üzeri örtülmüş bir halka boşluk emniyet tertibatı

Havalandırma borulaması her saha muayenesinde dikkat ister. Deşarj; yürüme yollarından, kapılardan, hava emişlerinden ve tanker dolum konumundan uzak, güvenli bir noktaya olmalı ve yoğuşmanın birikip donmaması için serbest drenajlı olmalıdır. Oksijen ve azot deşarjları çıkışta zenginleşme ya da azalma tehlikesi yaratır. Bir emniyet tertibatının önünde tasarım gereği vana gerekiyorsa, kod ve imalatçı tarafından tanımlanan belgelenmiş bir prosedürle açık konumda kilitlenir veya mühürlenir.

Emniyet ventilleri ne sıklıkla test edilmeli veya değiştirilmeli?

Evrensel tek bir aralık yoktur. Gereklilik, kap için geçerli kod ile ulusal mevzuattan ve tertibata ait imalatçı kullanım kılavuzundan gelir. Taşınabilir kaplarda periyodik muayene çevrimini taşıma mevzuatı belirler ve emniyet tertibatı işleri bu çevrim içinde yapılır.

Rejimler arasında tutarlı olan şey uygulamadır:

• Ayar basıncı yetkin bir atölyede test tezgahında doğrulanır ya da ventil yeni sertifikalı bir üniteyle değiştirilir
• Tertibatlar ayardan sonra mühürlenir. Kırılmış bir mühür, ayarın artık doğrulanmadığı anlamına gelir
• Ayar basıncı bir işletme sorununu çözmek için sahada asla değiştirilmez
• Patlama diskleri her patlamadan sonra olduğu gibi tanımlı bir aralıkta da değiştirilir; çünkü malzeme basınç çevrimleri altında yorulur
• Her test, değişim ve geçiş işlemi kayda alınır ve sertifikalar kap dosyasında tutulur
• Resmi aralıklar arasındaki görsel kontroller havalandırma çıkışlarını, halka boşluk tertibatını, korozyonu ve her türlü sızma ya da buzlanma belirtisini kapsar

Bunu, her 6 ila 12 ayda bir alınması gereken vakum ölçümüyle birlikte daha geniş planlı bakım rutinine oturtun. Kriyojenik tank bakım takvimi yazımız aralıkların nasıl bir araya geldiğini ortaya koyuyor.

İkinci el kriyojenik tankın güvenlik tertibatlarında neler kontrol edilmeli?

Basınç koruması, ikinci el tank muayenesinin ya güven inşa ettiği ya da görüşmeyi bitirdiği yerdir.

• Etiketteki MAWP ile her emniyet ventiline damgalanmış ayar basıncı; birbiriyle ve planlanan servisle tutarlı olmalı
• Her iki emniyet ventili de mevcut, ayar basıncı ve kapasitesi eşleşen, mühürleri sağlam ve tanımı okunabilir
• Geçiş vanası tüm hareket aralığında düzgün çalışıyor, çıkışlardan birinin körlendiğine dair iz yok
• Patlama diski yuvası doğru monte edilmiş ve disk değeri belgelenmiş
• Halka boşluk emniyet tertibatı mevcut, boyanmamış, tıkanmamış ve hasarsız
• Havalandırma borulaması sağlam, doğru yönlendirilmiş ve serbest drenajlı; kapak veya el yapımı uzatma yok
• Doküman dosyasında son emniyet tertibatı testi veya değişimine ait sertifikalar
• Vakum durumuna dair kanıt; çünkü bozulmuş bir vakum emniyet sistemini sürekli çalıştırır

KAF Cryogenics, muayeneden, NDT ile vakum ve basınç testinden geçmiş, doküman dosyası ve yazılı garantiyle verilen sertifikalı ikinci el kriyojenik tanklar satar. Emniyet tertibatları, ünite teslime hazırlanmadan önce kap MAWP değerine ve geçerli koda göre belirlenir.

Sıkça Sorulan Sorular

İlgili yazılar

• kriyojenik tanklarda vakum kaybı
• maksimum izin verilen çalışma basıncı ve basınç sınıfı
• kriyojenik tank bakım takvimi
• kriyojenik tankta basınç neden yükselir
• basınç yükseltme serpantini ve ekonomizer
• kriyojenik depolama tankları