Wat is een blokkeerklep? Wat zijn configuratie-opties voor engineers?

Hoe industriële gas- en vloeistofsystemen isoleren met blokafsluiters

Bij het onderhoud van industriële gas- en vloeistofsystemen is veiligheid van het grootste belang. De druk of flow in een enkele leiding vormt een gevaar voor technici die een meter of meetapparaat verwisselen. Daarom benadrukken risicomanagers de noodzaak om elke leiding van een gas- en vloeistofsysteem te isoleren voordat er onderhoud wordt uitgevoerd.

Het is een industrie- en veiligheidsnorm geworden om twee blokkeerkleppen in volgorde te ontwerpen en te installeren bij het ontluchten van een onder spanning staand deel in een gas- en vloeistofsysteem. De volgorde van de dubbele blokkeerkleppen is een van de veiligste manieren om een essentiële toestand van nul druk en nul flow te bereiken.

Er zijn twee veelgebruikte benaderingen die engineers gebruiken bij het ontwerpen van twee afsluiters om gas- en vloeistofsystemen te isoleren. Ten eerste kunnen engineers een derde klep tussen de twee kleppen plaatsen om de druk te ontluchten die uit de eerste klep kan lekken. Een andere haalbare optie is om de derde klep de stroom te laten omleiden naar een bypass-lus rond het deel van de lijn dat in onderhoud is. Hieronder worden beide gas- en vloeistofsysteemconfiguraties beschreven, die veiligheidsgerichte ontwerpopties bieden voor systeemisolatie en onderhoud.

Belangrijkste locaties voor isolatieconfiguraties in een fabriek

Voor elke leiding van een gas- en vloeistofsysteem in een fabriek of industriële faciliteit die onderhoud nodig heeft, moeten technici een manier hebben om die leiding veilig te isoleren. Enkele specifieke locaties waarvoor een isolatieconfiguratie nodig is, zijn onder meer

1. Elk apparaat of component dat regelmatig onderhoud nodig heeft, zoals een filter, klep of transmitter.
2. Elk systeem, skid of leiding die mogelijk opnieuw geconfigureerd, gerepareerd of vervangen moet worden.
3. Elk deel van de hoofdprocesleiding dat onderhoud nodig heeft.
4. Elke instrumentatieleiding die van de procesleiding afkomt (bijvoorbeeld een monsternamestation, monsternamesysteem of aflezingen voor druk, temperatuur of debiet).
5. Kalibratievloeistoffen in bemonsteringssystemen, evenals alle bemonsteringsstromen die in- of uitgeschakeld kunnen worden.

Opties voor het configureren van isolatie

Het is industriestandaard om een situatie te vermijden waarin er slechts één blokkeerklep of geen back-up is. Als één enkele blokkeerklep zelfs maar een klein lek over de zitting heeft, kan de druk langzaam opgebouwd worden in de lijn tijdens onderhoud, waardoor een veiligheidsrisico ontstaat. Daarom wordt één van de twee hoofdconfiguraties voor het bereiken van isolatie in een vloeistofleiding aanbevolen:

1. Dubbele vergrendeling en ontluchting (DBB)

Een double-block-and-bleed configuratie, of DBB, is de eenvoudigste configuratie om een gas- en vloeistofsysteem te isoleren. Het wordt vaak gebruikt als overgang van de procesleiding naar een instrumentatieleiding bij gebruik van een procesinterfaceklep, of op een leiding die naar een instrument of apparaat leidt, zoals een transmitter. De drie kleppen kunnen worden geconfigureerd als een enkele spruitstukunit of als drie afzonderlijke componenten.

2. Bypass-lus

Een bypass-lus is een iets gecompliceerdere configuratie die niet alleen de te onderhouden gas- en vloeistofleiding isoleert, maar ook de stroom omleidt zodat het proces tijdens het onderhoud kan blijven functioneren.

De eerste blokkeerklep in een bypassconfiguratie kan bijvoorbeeld een driewegklep zijn, die de stroom omleidt rond de sectie die onderhoud nodig heeft. Het systeemfilter kan nu worden vervangen zonder dat er stilstand nodig is. Een andere reden voor een bypass is om hydraulische schokken of "water hammer" te voorkomen die ontstaan bij een plotselinge afsluiting van de flow.

Isoleren en drukloos maken

De eerste stap bij het voorbereiden van onderhoud aan een gas- en vloeistofsysteem is de druk verlagen. De beste manier om dit te doen is om twee afsluiters achter elkaar te plaatsen om drukopbouw in het deel van de leiding dat wordt onderhouden te voorkomen. Een goede klep mag niet lekken over de zitting, maar dit kan wel gebeuren. Als de leiding bijvoorbeeld buiten ligt, kan de zon de leiding opwarmen en de druk verhogen tot boven de gespecificeerde waarde van de klep. Andere mogelijke scenario's zijn als de klep niet goed is onderhouden of als het de verkeerde klepkeuze is voor een positieve afsluiting. Om deze en andere mogelijke lekken te voorkomen, is een tweede blokkeerklep nodig, samen met een ontluchtingsklep. In gevallen waar stilstand geen optie is, is een bypass-lus die de componenten in de te onderhouden leiding dupliceert een uitstekende keuze.

De juiste keuze maken voor een blokkeerklep

De twee meest voorkomende keuzes voor blokkeerkleppen in instrumentatieleidingen zijn kogelafsluiters of naaldafsluiters. Het is noodzakelijk dat onderhoudstechnici de systeemspecificaties controleren voor de klep die nodig is voor elk systeem.

Kogelafsluiters: Kogelafsluiters zijn goed voor snelle afsluiting en hoge doorstroming. Bovendien zijn de handgrepen handig om de richting van de stroming of afsluiting aan te geven. Bij vloeibaar debiet kan een kogelkraan echter een hydraulische schok of "water hammer" veroorzaken vanwege de plotselinge afsluiting die het veroorzaakt, wat kan leiden tot schade aan drukindicatoren, flow meters en andere componenten stroomopwaarts van de afsluiting. Er zijn verschillende manieren om een hydraulische schok te vermijden. Eén daarvan is het inbouwen van een bypass-lus. Voordat de eerste kogelklep wordt gesloten, wordt de bypass-lus geopend zodat de stroom een plaats heeft om naartoe te gaan, wat de plotselinge stopzetting van de stroom en drukpiek voorkomt die anders het gevolg zou zijn. De tweede optie is het gebruik van naaldafsluiters in plaats van kogelkleppen.

Naaldafsluiters: Hoewel naaldafsluiters primair ontworpen zijn voor flow- of doseerregeling, zijn veel naaldkleppen effectief bij positieve afsluiting. Verder is de afsluiting van het gas- en vloeistofsysteem met een naaldklep geleidelijk en beschermt daarom tegen hydraulische schokken. Als de naaldklep als blokkeerklep wordt gebruikt, moet hij voor dat specifieke doel worden ontworpen, met een roterende stem of een zachte stempunt. Er kunnen speciale ontwerpoverwegingen nodig zijn om lekkage te voorkomen bij gebruik van een naaldklep. De metalen V-tip kan bijvoorbeeld tegen de metalen zitting schuren tijdens het afsluiten, waardoor er krassen ontstaan.

Integrale DBB: Een integrale Double Block and Bleed (DBB) configuratie voorziet in extra betrouwbaarheid. Minder potentiële lekkagepunten, minder ruimte en gewicht en een vereenvoudigde installatie helpen het systeem verder te vereenvoudigen.

Wees voorzichtig om niet per ongeluk het verkeerde onderdeel van het gas- en vloeistofsysteem te gebruiken in een isolatieconfiguratie. Kogelafsluiters en bepaalde soorten naaldafsluiters zijn ontworpen voor een positieve afsluiting, maar regelaars zijn dat niet - hoewel ze zo kunnen worden ingesteld dat ze het grootste deel van de stroom tegenhouden. Als er een afsluiting nodig is rond de locatie van een regelaar, is het het veiligst om stroomopwaarts een kogelkraan te plaatsen.

Naast de keuze van de blokkeerklep is het een goede gewoonte om stroomafwaarts van de tweede blokkeerklep in de isolatieconfiguratie een drukindicator te installeren. Dit maakt een visuele controle van de druk mogelijk op het moment van onderhoud.

Als u de tijd neemt om de leidingen van uw vloeistofsysteem op de juiste manier te isoleren met blokkleppen, kan dat niet alleen leiden tot veiligere onderhoudswerkzaamheden, maar ook tot een langere uptime van het systeem en een hogere winstgevendheid van de fabriek. Om te leren hoe u gas- en vloeistofsystemen veilig kunt configureren in uw fabriek en om uw team te trainen, kunt u zich inschrijven voor een Swagelok training over de essentiële aspecten van een gas- of vloeistofsystemen.