Auslegen und Nachrechnen von Sicherheitsventilen - 10 Tipps vom Experten

Um Sicherheitsventile richtig auszulegen und nachzurechnen bedarf es einiger Erfahrungen. Damit Sie die häufigsten Fehler vermeiden haben wir Ihnen 10 geläufige Fehler aufgelistet.

In fast allen Prozessanlagen werden Sicherheitsventile als Sicherheitseinrichtungen zur Vermeidung unzulässig hoher Drücke eingesetzt. Beispiele sind Sicherheitsventile an Kolonnen, Wärmetauschern oder Reaktoren. Häufig erfolgt die Ableitung der Stoffe dabei in eine Sammelleitung, die an eine entsprechende Auffang- oder Behandlungseinrichtung, z. B. eine Fackel angeschlossen ist. Bei der Auslegung von Sicherheitsventile sind einige Regelwerke zu beachten (z. B. DIN EN ISO 4126, ISO 4126-10, API 520, API 521, AD 2000-Merkblätter A1 und A2).

Nachfolgend 10 typische Punkte, die für die Auslegung essentiell sind und regelmäßig falsch ausgeführt werden:

- Maximaler Druckverlust in der Zuströmleitung: Der Druckverlust in der Zuströmleitung zum Sicherheitsventil darf maximal 3 % des Ansprechdruckes betragen. Höhere Druckverluste führen zu instabilem Verhalten der Sicherheitsventile im Abblasefall ("Flattern") was zu mechanischen Schäden führen kann. Gleichzeitig wird die hydraulische Leistung der Sicherheitsventile deutlich reduziert.

- Maximaler Gegendruck: Der maximale Gegendruck ist abhängig von der Bauart des Sicherheitsventils und liegt bei rund 15 % ohne Faltenbalg und rund 30 % mit Faltenbalg. Verbindliche Werte sind bei den entsprechenden Herstellern verfügbar.

- Kombination mit Berstscheiben: Kommen Berstscheiben in Kombination mit Sicherheitsventilen zum Einsatz, ist in der Regel im Zwischenraum eine Drucküberwachung vorzusehen.

- Stoffdaten: Die Stoffdaten müssen für alle relevanten Abblasefälle bekannt sein. Bei der Abkühlung in Abblaseleitung vom Sicherheitsventil kann es zu Kondensation und zum Erstarren von Stoffen kommen. Ein Erstarren ist auf jeden Fall zu vermeiden, da die Abblaseleitung sonst verstopfen kann. Ggf. sind die entsprechenden Rohrleitungen zu isolieren bzw. zu beheizen.

- Berücksichtigung von Gleichzeitigkeiten: Je nach Abblasefall kann es zum Ansprechen mehrerer Sicherheitsventile gleichzeitig kommen (typischerweise z. B. beim Brandfall). Dies muss bei der Dimensionierung der Sammelleitung und bei der Bestimmung der Gegendrücke beachtet werden.

- Werkstoffauswahl: Bei der Entspannung von Gasen in der Abblaseleitung kommt es zur Temperaturabsenkung und möglichen Materialversprödung der Rohleitungswerkstoffe. Ergeben sich tiefere Temperaturen als - 10 °C ist die Werkstoffauswahl entsprechend anzupassen.

- Stutzenkräfte: Bei der Auslegung von Sicherheitsventilen sollen die auf die Stutzen wirkenden Kräfte beim Abblasen berücksichtigt werden. Sind die Stutzen nicht entsprechend ausgeführt, kann es zum Abreißen des Sicherheitsventils kommen.

- Hydraulischer Verschluss: Bei der Verrohrung von Sicherheitsventilen ist dringend darauf zu achten, dass Sicherheitsventile möglichst am Hochpunkt platziert werden, um einen hydraulischen Verschluss durch ggf. anfallenden Kondensate zu vermeiden. Ist dies nicht möglich sind ggf. Ersatzmaßnahmen zu treffen.

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- Dokumentation: Der Umfang der für Sicherheitsventile zu erstellenden Dokumentation ist in den o. g. Normen recht eindeutig geregelt. Insbesondere die getroffenen Annahmen müssen für eine Nachvollziehbarkeit der Auslegung eindeutig dokumentiert werden.

- Kennzeichnung der Sicherheitsventile vor Ort: Aufgrund ihrer sicherheitstechnischen Relevanz ist auf eine eindeutige Kennzeichnung der Ventile zu achten. Abgerissene oder überstrichene Typenschilder sollten kurzfristig erneuert werden. Hierdurch kann insbesondere bei einer späteren Überprüfung der Ventile der Aufwand zur Datenbeschaffung minimiert werden.

Die obigen Liste stellt gibt nur die im Zuge der Auslegung wichtigsten Aspekte wieder. Aufgrund der langjährigen Erfahrung der weyer gruppe auf dem Gebiet der Auslegung und Nachrechnung von Sicherheitsventilen und gleichzeitiger Nutzung eigener und kommerzieller Softwarewerkzeuge wird eine reproduzierbare Auslegung erreicht.

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Bei Fragen zum Thema "Sicherheitsventile" wenden Sie sich an:
Dipl.-Ing. Bernhard Schmitz
Bereichsleiter Engineering
weyer gruppe – horst weyer und partner gmbh
Tel.: 02421-69091-0
Email: b.schmitz@weyer-gruppe.com