راپچر دیسک چگونه نصب می‌شود؟

نصب صحیح راپچر دیسک

راپچر دیسک (Rupture Disc) یا دیسک‌ انفجاری (Bursting Disc) یا همان دیافراگم انفجاری یکی از تجهیزات پرکاربرد در صنایع مختلف است. این تجهیز ایمنی در دسته‌بندی تجهیزات مهار فشار قرار دارد؛ یعنی با نصب راپچر دیسک می‌توان از انفجار تجهیزات بر اثر افزایش فشار یا مچاله شدن آن‌ها به دلیل کاهش فشار، جلوگیری کرد.   

برای آشنایی بیشتر با نحوه عملکرد راپچر دیسک و کاربرد آن در صنایع می‌توانید مقالات زیر را مطالعه کنید:

در ادامه این مقاله به نحوه نصب صحیح راپچر دیسک (Rupture Disc) و عوامل تعیین‌کننده در انتخاب سایز مناسب آن می‌پردازیم.

نحوه نصب راپچر دیسک

یکی از نکات مهم در عملکرد مناسب رپچر دیسک، نصب صحیح و اصولی آن بر روی تجهیزات است.

راپچر دیسک یا همان دیافراگم انفجاری به‌طور مستقیم و بدون واسطه نصب می‌شود اما می‌توان آن را در محفظه‌ی نگهدارنده (Holder) قرار دارد و سپس بین اتصالات فلنج نصب کرد.

برای نصب راپچر دیسک نیازمند محفظه نگهدارنده نیستیم و می‌توانیم دیسک انفجاری را به راحتی بین اتصالات فلنج فیکس(ثابت) کنیم. اما اگر ابعاد فلنج‌ها با ابعاد رپچر دیسک متناسب نباشد، باید راپچر دیسک را به‌وسیله محفظه نگهدارنده در بین فلنج‌ها قرار دهیم. بنابراین در زمان ثبت سفارش خرید راپچردیسک باید به  سایز  فلنج‌ها و راپچر دیسک توجه کرد.

به طور کلی دیسک‌ انفجاری را می‌توان به چند روش بر روی مخازن نصب کرد:

  • به عنوان تجهیز اولیه (نصب به تنهایی)
  • به عنوان تجهیز ثانویه (نصب به صورت ترکیبی و یا موازی با شیرایمنی)
  • تجهیز خارجی (زمانی که عامل آتش‌زا بیرونی وجود دارد)
روش‌های نصب راپچر دیسک
روش‌های نصب راپچردیسک

تجهیز اولیه

برای انتخاب تجهیزات ایمنی مناسب باید به دو عامل «فشار» و «دمای عملیاتی» تجهیز موردنظر توجه کرد. گاهی نصب راپچر دیسک به تنهایی -و به عنوان تجهیز اولیه – Primary Relief(نصب به تنهایی) می‌تواند تجهیز را از خطرات افزایش یا کاهش فشار، محافظت کند.

علاوه بر دما و فشار، «نوع سیال» درون مخزن نیز در انتخاب تجهیز ایمنی نقش دارد. نصب به تنهایی رپچر دیسک در سیستمی که دارای مایعات غیر سمی و گازهای تراکم‌پذیر و مایع غیرکرایوژنیک است، پیشنهاد می‌شود.

معمولاً برای مخازنی که فشار مخزن 10%   یا معادل 3psiGحداکثر فشار کاری مجاز باشد، راپچر دیسک به عنوان تجهیز اولیه استفاده ‌می‌شود. راپچر دیسک بهترین تجهیز مهار فشار برای این مخازن است؛ زیرا در این شرایط عملیاتی نیاز به واکنش سریع در برابر افزایش فشار وجود دارد و دیسک انفجاری می‌تواند به‌خوبی این انتظار را برآورده کند و نسبت به افزایش و یا کاهش فشار واکنش سریع نشان بدهد.

نحوه نصب راپچر دیسک همراه با شیر اطمینان
نحوه نصب راپچر دیسک همراه با شیر اطمینان

تجهیز ثانویه

نصب به عنوان تجهیز ثانویه– Secondary Relief در مخازن فرآیندی که واکنش‌های گرمازا در آن‌ها انجام می‌شود، فشار مخزن به‌طرز غیر عادی افزایش می‌یابد. برای مهار فشار اضافی در این مخازن عموماً از دو تجهیز ایمنی استفاده می‌شود: شیر اطمینان(pressure safety valve) و راپچر دیسک.

در صورتی که فشار مخزن 16% و یا 4psiG  فشار طراحی باشد، راپچر دیسک به عنوان تجهیز ثانویه و همراه با شیر اطمینان بر روی این مخازن نصب می‌شود.  

دیسک انفجاری به دو شکل می‌تواند با شیر اطمینان نصب شود:

  • نصب به شکل موازی
  • نصب به شکل سری(Combination)

نصب به شکل موازی

در حالت نصب موازی، برای افزایش اطمینان و جلوگیری از سایر سناریوهای انفجار می‌توان Bursting Disc را به صورت موازی در کنار شیر اطمینان (PSV/PRV) نصب کرد تا در صورت عمل نکردن شیر اطمینان، تجهیز جایگزین دیگری برای مهار فشار اضافی و تخلیه آن وجود داشته باشد.

نصب موازی رپچر دیسک با شیر اطمینان
نصب موازی رپچر دیسک با شیر اطمینان

نصب به شکل سری

نصب به صورت سری- Combination ( ترکیبی) در صنعت نفت و گاز بسیار متداول است. برای مثال در مبدل‌های پوسته و لوله (Shell and Tube Heat Exchanger) به دو حالت نصب بالادست یا پایین‌ دست شیر اطمینان (pressure safety valve) انجام می‌شود.

برای نصب سری رپچر دیسک با شیر اطمینان دو حالت وجوددارد، نصب پایین دست و نصب بالا دست.

نصب سری دیافراگم انفجاری با شیر اطمینان
نصب سری دیافراگم انفجاری با شیر اطمینان

چگونگی نصب راپچر دیسک بر اساس محیط شیمیایی سیال درون مخزن(سیستم) تعیین می‌شود. در ادامه به بررسی سیستم‌هایی با محیط شیمیایی مختلف و چگونگی نصب راپچر دیسک در آن‌ها می‌پردازیم.

سیستم با محیط خورنده

در مخازن فرآیندی که حاوی سیال خورنده است از راپچر دیسک به عنوان مانعی بین سیال خورنده و شیر اطمینان (Safety Valve) استفاده می‌شود. در چنین سیستمی با هدف کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری شیر اطمینان، راپچر دیسک در بالادست و یا پایین دست شیر تخلیه نصب می‌شود. که برای محافظت از شیر اطمینان بهتر است راپچر دیسک در بالادست شیر اطمینان نصب شود.

نصب راپچر دیسک در پایین دست شیر اطمینان برای مواردی که سیالات خروجی از شیر اطمینان هنگام مواجهه با اتمسفر باعث ایجاد خوردگی و یا پلیمریزیسیون می‌شوند. با نصب راپچر دیسک در پایین دست شیر می‌تواند سیالات خروجی از شیر را ایزوله و شیر اطمینان از خوردگی محافظت کرد.

سیستم حاوی مواد جامد

در سیستم حاوی مواد جامد، دیسک‌ انفجاری در بالا دست شیر اطمینان (Safety Valve) نصب می‌شود. زیرا ذرات جامد ممکن است باعث گرفتگی سیستم فنر شیر شوند و مانع عملکرد صحیح شیر اطمینان می‌شوند.

سیستم‌های حاوی مواد سمی

در سیستم‌های حاوی مواد سمی که احتمال نشت از طریق شیر اطمینان وجود دارد، راپچر دیسک را در بالادست شیر تخلیه نصب می‌کنند تا از ایزوله شدن سیستم مطمئن شوند.  

محل نصب دیسک انفجاری
محل نصب دیسک انفجاری

تجهیز خارجی

گرمای محیط بیرون می‌تواند باعث افزایش دمای سیال درون مخزن شود. با افزایش دما، احتمال تبخیر سیال هیدروکربنی و تشکیل ابر گازی درون مخزن به‌وجود می‌آید و ممکن است مخزن به دلیل افزایش فشار منفجر شود.

 در مخازن ذخیره، زمانی که فشار 20% بیشتر از حداکثر فشار کاری مجاز شود، دیسک انفجاری به عنوان یک تجهیز ایمنی خارجی- External Fire (آتش از بیرون) عمل می‌کند.در دیگر مخازن مثل مخازن فرآیندی اگر فشار  مخزن 21% بیشتر از حداکثر فشار کاری مجاز باشد، راپچر دیسک به عنوان تجهیز خارجی نصب می‌شود.

انتخاب سایز مناسب راپچر دیسک برای تجهیزات

دیسک انفجاری تجهیزی استراتژیک و خاص است که باتوجه به نوع طراحی، استانداردهای متفاوتی برای تعیین مشخصات ابعاد آن وجود دارد.

عموماً برای انتخاب سایز مناسب راپچر دیسک از ‌استاندارد  API RP520 و API521 به عنوان مرجع استفاده می‌کنند. برای انتخاب سایز مناسب راپچر دیسک باید پارامترهای مختلفی در نظر گرفته ‌شود.

 

از جمله پارامترهای موثر  برای انتخاب سایز راپچر دیسک عبارت‌اند از:

  • اندازه لوله: قطر  Rupture Discباید مطابق با قطر لوله‌ها و یا فلنج‌ها باشد که قرار است روی آن‌ها نصب شود. این قطر براساس استانداردهای DN و NPS مشخص می‌شود.

 

  • فشار عملکرد- ترکیدن (Burst): این فشار به گونه‌ای انتخاب می‌شود که  پیش از وارد شدن آسیب به سیستم، دیسک عمل کند و با باز شدن، فشار اضافی از سیستم خارج شود. عموماً در شرایط کارکرد معمولی میزان این فشار بالاتر از فشارکاری(working pressure) و کم‌تر از حداکثر فشار کاری مجاز(MAWP) است.

 

  • تلرانس پارگی-عملکردی(Burst tolerance): تلرانسی است که راپچر دیسک در آن عمل می‌کند. به عنوان مثال اگر تلرانس فشار عملکرد (Burst) راپچر دیسک 10% +/- تعریف شود و فشار عملکرد معادل  10 barباشد، راپچر دیسک بین بازه فشار ( 11-9 )bar عمل می‌کند.

 

  • حداکثر فشار منفی (فشار خلاء)

 

  • حداکثر فشار مثبت (فشار بیش از حد مجاز )

 

  • محیط فرآیند (حاوی سیال خورنده، سمی و یا مواد جامد)

 

  • مقاومت در برابر خلاء

 

  • ارتعاشات (ارتعاشاتی که در طول انجام فرآیند ممکن است به تجهیز وارد شود.)

 

  • فاز سیال کاری (گاز یا مایع)

 

  • مساحت دریچه خروج

 

  • دبی جریان

 

  • نسبت عملیاتی راپچر دیسک (Operating ratio): فشار استانداردی است که دیسک می‌تواند تحمل کند و در این بازه فشار بیشترین طول عمر را خواهد داشت. براساس روش‌های ساخت و متریال به کار رفته، راپچر دیسک‌ها حداکثر نسبت عملیاتی بین ۵۰ تا ۹۵ درصد دارند.

 

برای انتخاب سایز مناسب راپچر دیسک باید تمامی فاکتورهای ذکر شده را در نظر گرفت. کارشناسان فنی شرکت مهندسی دامون در مسیر انتخاب درست تجهیزات همراه شما خواهند بود.

نحوه نصب راپچردیسک FDC

شرکت FDC کره‌جنوبی با بیش از ۳۰ سال سابقه در زمینه طراحی و ساخت راپچر دیسک‌ یکی از معتبرترین برندهای موجود است. این شرکت، راپچر دیسک‌ را در سایزها و ابعاد متنوع طراحی می‌کند و آن را براساس مشخصات فنی و کارکرد هر تجهیز می‌سازد. به‌کارگیری تکنولوژی پیشرفته و روزآمد در ساخت راپچر دیسک‌های FDC باعث شده است که این دیسک‌ها در نقطه فشار پارگی (Burst Pressure) از دقت بالایی برخوردار باشند. متریال استفاده شده در ساخت این دیسک‌ها دارای بالاترین کیفیت و از جنس فولاد ضد زنگ (استنلس استیل) است.

این شرکت برای نصب راپچر دیسک‌ها یک دفترچه راهنما تحت عنوان (Installation Manual) ارائه می‌کند.