Emerson hat zwei weltweit erstmalig verfügbaren Technologien für die Produktreihe der Crosby Sicherheitsventile der J-Serie entwickelt. Eine druckentlastete Membran eliminiert die Notwendigkeit von Faltenbälgen in Sicherheitsventilen und ermöglicht gleichzeitig einen ausgeglichenen Betrieb bei Gegendruck. Somit können die Betriebskosten gesenkt und die Leistung erhöht werden. Die zweite Technologie ist eine Faltenbalg-Leckerkennung, mit deren Hilfe potenzielle Faltenbalgbrüche aus der Ferne bemerkt werden können. Dies bietet die Möglichkeit, volumetrische Emissionen in Echtzeit zu reduzieren und genau zu berechnen.
Bei Vorhandensein von Gegendruck werden federbelastete Sicherheitsventile häufig mit einem Faltenbalg ausgestattet, um für einen druckentlasteten Betrieb zu sorgen. Die Analyse von Daten aus Wartungsunterlagen von 30.000 Sicherheitsventilen unterschiedlicher Marken und aus verschiedenen Branchen hat gezeigt, dass die Faltenbalg-Ausfallrate zwischen zwei und sechs Prozent liegt. Mit anderen Worten: In einer Anlage mit 1.000 Sicherheitsventilen mit einem Faltenbalg sind möglicherweise zu jedem Zeitpunkt über 20 bis 60 Ventile vorhanden, die mit einem beschädigten Faltenbalg betrieben werden. Die häufigsten Ursachen für den Ausfall von Faltenbälgen sind übermäßiger Gegendruck und schnelle Zyklen. Faltenbalgbrüche führen zu diffusen Emissionen und können den Betrieb des Ventils mit der ausgelegten Druckeinstellung verhindern, woraus sich ein Risiko katastrophaler Überdruckereignisse ergibt.
Crosby Sicherheitsventile mit druckentlasteter Membran, dem so genannten „Balanced Diaphragm“ können Faltenbälge in Sicherheitsventil-Anwendungen ersetzen, um dieses und andere Probleme zu vermeiden. Die innovative Konstruktion dieses Ventiltyps erweitert die Gegendruckgrenzwerte von 60 auf 80 Prozent und erhöht den Gegendruckkorrekturfaktor Kb um bis zu 15 Prozent. Somit wird der potenzielle Einsatzbereich von federbelasteten Sicherheitsventilen erweitert. Der Kb-Faktor wird zur Größenauslegung von Sicherheitsventilen verwendet, wenn diese in geschlossenen Systemen, die Gegendruck ausgesetzt sind, installiert werden. Die Erweiterung des Gegendruckgrenzwerts und die Erhöhung des Kb-Faktors ermöglichen häufig die Verwendung kleinerer Ventile. Darüber hinaus sind Membranen bei Anwendungen mit höheren Gegendrücken und schnellen Zyklen grundsätzlich belastbarer als Faltenbälge. Durch ein Upgrade auf eine Ausführung mit druckentlasteter Membran können daher die Wartungskosten gesenkt, die Zuverlässigkeit verbessert und die Stabilität erhöht werden.
Die zweite Technologie der Faltenbalg-Leckerkennung trägt zur Lösung des Problems ausfallender Faltenbälge bei. Diese Ausfälle sind schwer zu erkennen und bleiben daher häufig über Jahre hinweg bis zum Ausbau des Ventils im Rahmen der regelmäßigen Wartung unentdeckt. Obwohl Sicherheitsventile in Leak Detection And Repair-Programmen (kurz LDAR) integriert sein können, überwachen diese Programme nur Flansche und Ventilsitze als Quellen für die Leckerkennung. Somit erzeugen Faltenbalgbrüche diffuse Emissionen durch das Ablass-/Entlüftungsventil des Sicherheitsventiloberteils, wenn dieses nicht im Umfang von LDAR-Programmen enthalten ist. Darüber hinaus sind installierte Sicherheitsventile häufig nur schwer zugänglich und werden in Ex-Bereichen eingesetzt, was die Leckerkennung zusätzlich erschwert.
Die Faltenbalg-Leckerkennungslösung ist eine sicherere und effizientere Methode zur Erkennung von Faltenbalgausfällen und Emissionen. Sie beinhaltet einen Sicherheitskolben und einen Rosemount Druckmessumformer in Wireless- oder verkabelter Ausführung. Der Sicherheitskolben kann Emissionen im Falle eines Faltenbalgbruchs um mehr als 90 Prozent reduzieren, da der Kolben über einen viel kleineren Freiraum verfügt als die Entlüftung eines standardmäßigen Oberteils und zudem für einen druckentlasteten Betrieb sorgt. Der Druckmessumformer liefert bei einem Faltenbalgbruch eine sofortige Benachrichtigung mit Zeitstempel und Daten zum Emissionsvolumen in Echtzeit.
Für bestehende Crosby Sicherheitsventile der Serie J sind beide neuen Technologien als Upgrade-Kit verfügbar. Neue Sicherheitsventile können mit diesen Technologien vorinstalliert bestellt werden. „Mit dem zunehmenden globalen Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit muss eine steigende Anzahl von Sicherheitsventilen, die gegenwärtig in die Atmosphäre abblasen, mit Abfackelanlagen verbunden werden, um Emissionen einzudämmen. Die daraus resultierenden höheren Gegendrücke werden die bestehenden Konstruktionen von Sicherheitsventilen an ihre Grenzen bringen; die bahnbrechenden Innovationen von druckentlasteten Membranen und Faltenbalg-Leckerkennung werden unsere Kunden jedoch dabei unterstützen, diese Herausforderung zu bewältigen“, sagte Judson Duncan, Präsident des Emerson Geschäftsbereichs für Druckmanagement.
