|

Zijn explosie-isolatiekleppen veilig?

Fike-testgegevens bewijzen dat klepkleppen niet altijd worden getest onder reële omstandigheden

Er is de afgelopen 75 jaar zoveel veranderd bij Fike, maar de kernmissie van het beschermen van mensen en eigendommen over de hele wereld is altijd hetzelfde gebleven.

Fike's Remote Testing Facility, op slechts enkele kilometers van het hoofdkantoor van Fike in Blue Springs, Missouri, is een integraal onderdeel van deze missie. Uitgerust met talrijke testvaartuigen en decennia aan collectieve ervaring in de wetenschap van explosiebeveiliging, vervult het team van de Remote Testing Facility vaak een waakhondrol in de industrie.

Recente testgegevens verzameld uit deze faciliteit hebben empirisch bewezen dat er potentiële prestatieproblemen zijn met explosie-isolerende klepkleppen - waarvan er vele ATEX-gecertificeerd zijn volgens de EN16447-norm - die momenteel worden aangetroffen in industriële processen en wereldwijd kunnen worden gekocht.

De doeleinden van dit witboek en de ondersteunende testgegevens die erin zijn gevonden, zijn:

icon box afbeelding

Benadruk drie problemen van EN 16447-tests die niet in overeenstemming zijn met processen in de echte wereld die misleidende positieve testresultaten kunnen opleveren

icon box afbeelding

Informeer eigenaars van klepventielen dat deze apparaten mogelijk de explosies niet isoleren binnen de grenzen van het beoogde gebruik

icon box afbeelding

Beveel specifieke updates aan voor de testnorm EN 16447

Probleem 1: "Protected Zone Pipelines" moeten worden opgenomen in Flap Valve Testing

 

Terwijl bijna alle klepkleppen in het veld tussen twee pijpleidingen zijn geïnstalleerd, vereist EN 16447 niet expliciet de opname van een "beschermde zone-pijpleiding" tijdens het testen van klepkleppen.

 

Waarom het uitmaakt

Zonder de pijpleiding met beschermde zone op te nemen in certificatietests, ondervinden EN 16447-gecertificeerde klepkleppen mogelijk niet dezelfde drukken en omstandigheden tijdens het testen als bij installatie in een industrieel of productieproces. Dientengevolge zullen de drukken en oscillaties die in een daadwerkelijke installatie worden gegenereerd waarschijnlijk aanzienlijk groter zijn dan die welke tijdens het testen worden gegenereerd, wat leidt tot mechanische schade en isolatiefalen bij deflagratieomstandigheden ver onder de gecertificeerde waarden.

Probleem 1: Bewijs uit Fike-testgegevens

Test 1.1 - Beschermde zonepijpleiding niet inbegrepen

Zoals toegestaan door EN 16447, omvatte deze test niet de pijpleiding op de beschermde zone van het proces, maar liet hij de beschermde zijde van de klep blootgesteld aan de atmosfeer.

Testgegevens bevindingen:

  • Minimale onderdruk (of heropeningsdruk) treedt op in onbeschermde zone.
  • In de onbeschermde zone treden oscillaties met een hoge frequentie maar met een lage magnitude op.
  • De drukbelasting op de flap is positief (de flap gesloten houden) voor het overgrote deel van de test.

Zonder de toevoeging van de beschermde-zonepijpleiding, de gegevens tonen aan dat de klepklep niet-relevante oscillaties en drukverschillen ervaart, wat resulteert in succesvolle vlamisolatie.

Test 1.2 - Beschermde zonepijpleiding inbegrepen

Deze tests omvatten de pijpleiding in de "beschermde" zone van het proces, die representatief is voor bijna alle real-world installaties. Alle andere variabelen bleven hetzelfde als eerdere tests waarbij de pijplijn voor beschermde zones ontbrak.

Testgegevens bevindingen:

  • Wanneer de klep sluit, ontstaat er een sterk vacuüm (0,2 bar) dat naast de druk (0,6 bar) die tegen de klep van de onbeschermde buisleiding wordt "gedrukt" op de klep van de beschermde pijpleiding "trekt".
  • Beide krachten moeten bij elkaar worden opgeteld om het werkelijke drukverschil weer te geven dat wordt ervaren door de klepklep: 0,8 bar met toevoeging van een beschermde zonepijpleiding versus 0,6 bar zonder.
  • Deze cijfers variëren sterk op basis van testomstandigheden, brandstof en andere variabelen.

Van de 14 tests die de pijpleiding met beschermde zone omvatten, Bij 13 van de tests werd geconstateerd dat de klepklep de vlammen niet isoleerde vanwege klep- / schachtvervorming en defecte vergrendelingsmechanismen. De krachten die uiteindelijk isolatiefalen veroorzaken, worden niet nauwkeurig weergegeven tijdens het testen zonder de pijpleiding voor beschermde zones op te nemen.

Bovendien verspreidden de vlammen zich door de klepklep nadat de druk in het vat was afgenomen, wat duidt op een verlies van een vlamwerende afdichting, zelfs in gevallen waarin de klepklep goed sloot en vergrendeld bleef. Toen de vlam de beschermde zone bereikte, versnelde hij agressief verder stroomafwaarts omdat de verbrandingsgassen niet meer naar achteren konden ontsnappen vanwege de meestal gesloten klep.

Eindanalyse van het probleem van de beschermde pijpleiding

De testgegevens bewijzen empirisch de noodzaak van de pijpleiding met beschermde zone om nauwkeurig de omstandigheden te simuleren die een klepklep zal ervaren tijdens een deflagratie in de beoogde toepassing. Daarom elk testen die niet de pijpleiding met beschermde zone omvatten, hebben waarschijnlijk geresulteerd in de certificering en installatie van klepkleppen die mogelijk niet werken wanneer blootgesteld aan echte omstandigheden.

Probleem 2 - Geteste klepkleppen moeten worden bevestigd om te zijn vastgehouden in de volledig geopende positie

EN 16447 vereist dat de klep volledig open wordt gehouden tot het juiste moment van vrijgave. De standaard geeft echter geen expliciete instructies om de timing van het vrijgeven van de klepafsluiter te valideren.

Waarom het uitmaakt

In een toepassing in de echte wereld houdt de processtroom een klepklep open totdat de drukgolf van een explosie de sluiting initieert. Daarom moet deze timing bij het testen van klepkleppen zonder processtroom nauwkeurig worden gesimuleerd. Voortijdige sluiting van de flap leidt tot aanzienlijk verminderde mechanische impactschade, lagere drukbelasting en verminderde kans op vlamblootstelling aan de klep. Door tijdens de test de klepstatus niet te bewaken en een nauwkeurig getimede afgiftemethode te gebruiken, kunnen tests ten onrechte een positief testresultaat aangeven.

Probleem 2: Bewijs uit Fike-testgegevens

Test 2.1 - Klepklep open gehouden met vislijn

In dit voorbeeld werd vislijn gebruikt om de flap tijdens injectie in de open positie te houden. De vislijn is bedoeld om te breken 'na een tijd waarin de omkering van de stroom in het testvaartuig het gevolg is van de zich ontwikkelende explosie'. Video-opname en elektronische meting van de klephoek onthulden echter dat de zwakke vislijn brak tijdens stofinjectie en voorafgaand aan ontsteking. Veel klepkleppen zijn gecertificeerd met deze methode.

Testgegevens bevindingen:

  • De klep was op het moment van ontsteking ongeveer 85% gesloten.
  • Verminderde sluitsnelheden, lage impactspanning en minimale flapschade.
  • Zeer lage heropeningsdruk in de beschermde zonepijpleiding.
  • Vlam bereikte de klep nooit en propageerde slechts ongeveer 35% van de weg naar de klep vóór het blussen.
  • Vlamisolatie was succesvol, maar onder kunstmatige omstandigheden.

Het gebruik van zwakke retentiemethoden resulteert in voortijdige sluiting van de flap, wat leidt tot a slechte uitdaging voor de klep en onjuiste certificering.

Test 2.2 - Klepklep open gehouden met pneumatische aandrijving

De klep werd mechanisch vastgehouden met een pneumatische actuator, die werd gecontroleerd om precies op het beoogde tijdstip te ontgrendelen.

Testgegevens bevindingen:

  • Bevestigde flap release precies op het beoogde tijdstip.
  • Aanzienlijk verhoogde sluitingssnelheden van de flap, vergeleken met een zwakke retentietestmethode (> 20 keer de sluitsnelheid)
  • Aanzienlijke schade aan klep.
  • Zes keer grotere heropeningsdruk in de beschermde-zonepijpleiding dan die werd waargenomen bij de zwakke retentiemethode voor vislijnen.
  • Vlamisolatiestoring als gevolg van klepschade.

De goed gecontroleerde retentiemethode van de pneumatische actuator zorgde ervoor dat de klep nauwkeurig werd vrijgegeven op het beoogde tijdstip, wat de meest representatieve omstandigheden ervaren door de klep in real-world situaties. Toen de klep op het juiste moment op de juiste manier werd losgelaten, kon de klepklep de vlammen niet isoleren vanwege de verhoogde sluitsnelheden en de daaropvolgende defecte mechanische afdichting.

Eindanalyse van het retentie- en vrijgaveprobleem

Hoewel beide tests werden uitgevoerd in overeenstemming met de taal in EN 16447, leverden ze aanzienlijk uiteenlopende resultaten op. Testmethoden waarmee de klep te vroeg sluit, vormen geen uitdaging voor de klep onder dezelfde drukomstandigheden als in een installatie. Bovendien resulteert het voor sluiten van de klep in certificering bij verminderde installatieafstanden waarbij de klep mogelijk niet werkt in een echte wereldtoepassing.

Fike raadt aan de standaard bij te werken om expliciet deterministische controletiming en positiebewaking te vereisen, wat zou garanderen dat de klep in de volledig geopende stand staat totdat hij op het exacte moment van ontsteking wordt losgelaten.

Probleem 3 - Het testen van schepen moet explosieopeningen / barstende folies bevatten, geen open poorten

Tijdens het testen van flapkleppen vereist EN 16447 niet expliciet dat er explosie-ontluchtingspanelen of barstende folies op het schip worden aangebracht, wat kan leiden tot testen waarbij in plaats daarvan open poorten naar de atmosfeer zijn inbegrepen.

Waarom het uitmaakt

Schepen in een industrieel of productieproces bevatten bijna altijd een inlaat-, uitlaat- en explosie-ontluchtingspaneel. Zelden zal een schip een sfeervolle haven bevatten. Daarom heeft het testen van een klepklep met een open poort in plaats van een explosie-ontluchtingspaneel of barstende folie een grote invloed op de druk die door de klepklep wordt ervaren.

Probleem 3: Bewijs uit Fike-testgegevens

3.1 Tests met open poorten

Testgegevens bevindingen:

  • Net na de ontsteking verspreidt de vlam zich naar zowel de open poort als de klep. De stijging van de druk richting de klep wordt verminderd door de onmiddellijke ontluchting door de open poort.
  • Als de klep relatief langzaam begint te sluiten (vanwege de langzame stijging van de druk), verschuift het deflagratie naar de open poort en weg van de klep. Vlam nadert de klep heel langzaam.
  • De explosiedruk in het vat neemt af voordat de vlam bij de klep aankomt.
  • Als gevolg van brandstofuitval in de pijpleiding, zal de vlam mogelijk nooit de klep bereiken.

3.2 Tests met explosieopeningen

Testgegevens bevindingen:

  • Vlak na ontsteking en zolang het explosie-ontluchtingspaneel / barstfolie gesloten is, verspreidt de vlam zich bij voorkeur naar de klep.
  • Vlam nadert de klep met hoge snelheid, waardoor de klepklep stevig moet sluiten.
  • Vlam komt net na sluiting bij de klep en het explosiepaneel breekt.
  • Vlam is aanwezig bij de klepafdichting terwijl het systeem onder druk staat, waardoor de vlamafdichting voldoende wordt uitgedaagd.

 

Eindanalyse van het probleem met ontluchtingsmethoden

Als een open poort is opgenomen in het testvat (wat zelden het geval zal zijn in een daadwerkelijke toepassing), ontsnapt het explosie uit de poort, is de snelheid van de drukstijging aanzienlijk lager en gaan de vlammen niet door de buis en worden ze niet uitgedaagd de klep op de juiste manier. Daarom zal de klepafsluiter niet dezelfde omstandigheden ervaren als bij een daadwerkelijke installatie.

Het uitsluiten van een explosie-ontluchtingspaneel / barstfolie van testen kan er uiteindelijk toe leiden dat de klepklep wordt gecertificeerd bij hogere drukken en / of dichter bij het vat dan het met succes kan uitvoeren in daadwerkelijke installaties.

Fike's officiële standpunt over de veiligheid van klepventielen

Voorkombaar verlies van mensenlevens op de industriële werkplek is een oneindig probleem dat Fike met zijn uitgebreide engineering-, fabricage- en, in dit geval, testcapaciteiten probeert uit te bannen.

Het team van Fike voor Remote Testing Facility constateerde ernstige problemen en inconsistenties in de EN 16447-klep

klepcertificeringstests en consistente isolatiefouten wanneer klepkleppen worden blootgesteld aan reële explosieomstandigheden. Fike voelt een ethische verplichting om deze zorgen kenbaar te maken aan eigenaren van flapkleppen en aan de grotere wetenschappelijke gemeenschap tegen explosiebeveiliging.

Daarom, in het belang van de veiligheid, moeten eigenaren van flapkleppen zich afvragen of het testen van deze apparaten inclusief ...

  1. Een beschermde zonepijpleiding?
  2. Bevestiging dat de flapklep precies op het moment van ontsteking werd vrijgegeven?
  3. Een explosie-ontluchtingspaneel of barstfolie op het testvat, in plaats van een open poort?

Als het antwoord "nee" is op een van deze vragen, ondervond de flapklep niet tijdens het testen van dezelfde omstandigheden in de echte wereld als tijdens een deflagratie, en kan daardoor de faciliteit mogelijk niet beschermen.

Wanneer eigenaren van fabrieken, arbo-managers en fabrikanten van originele apparatuur explosiebeveiligingsapparatuur zoals klepkleppen kopen, kopen ze ook een zekere mate van vertrouwen.

Vertrouw op de techniek van het apparaat. Vertrouw op de fabricage van het apparaat. En vertrouw in dit geval op het testen en certificeren dat, in het geval van een potentieel catastrofale gebeurtenis, het apparaat precies zal presteren zoals bedoeld.

Deze gebruikers hebben geen reden om anders te geloven.

In mei 2020 presenteerde Fike deze bevindingen aan de EN-normcommissie en werkt momenteel aan het bijwerken van de testnormen, die uiteindelijk het collectieve begrip zullen verbeteren van de krachten die deze klepkleppen daadwerkelijk kunnen verdragen tijdens een explosief evenement.

Het is Fike's officiële standpunt dat de EN 16447-norm moet worden bijgewerkt en dat klepkleppen die met de bovengenoemde problemen zijn getest, opnieuw moeten worden getest, moeten worden verlaagd of vervangen door een ander explosie-isolatieapparaat.

Download deze bron als PDF

[pardot-form id = "7048 ″ title =" Veiligheidsklepdownloads "]

Hulp nodig
0032 14 21 00 31

Dutch
English Dutch