Öffnest du schon oder klebst du noch?

Berstscheiben in Kombination mit Sicherheitsventilen

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01.09.2016 Berstscheiben in Kombination mit Sicherheitsventilen sind bei Betreibern zunehmend gefragt. Welche Vorteile hat diese Kombination, und was ist dabei zu beachten?

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Entscheider-Facts für Anlagenbauer und Betreiber

  • Sicherheitsventile und Berstscheiben als Maßnahmen zur Druckentlastung gelten in der Regel als Alternativen zueinander. Die Kombination beider Methoden bringt jedoch viele Vorteile.
  • Eine Berstscheibe kann ein Sicherheitsventil vor Beeinträchtigung durch Prozessmedien schützen. Für das Ventil sind dann weniger widerstandsfähige und damit günstigere Materialien notwendig.
  • Eine zuverlässig dichtende Berstscheibe ermöglicht die Inspektion und Instandhaltung des nachgeschalteten Sicherheitsventils im laufenden Prozess, was Stillstandszeiten vermeidet.

Leben ist besser als Wohnen, sagt ein schwedisches Möbelhaus. Zwar haben Industrieanlagen meist wenig Wohnliches, aber Leben ist dort allemal. Damit dieses auch ausreichend geschützt ist, spielen Sicherheitseinrichtungen zur Druckentlastung eine wesentliche Rolle. Sicherheitsventile sind dabei etwas weiter verbreitet als Berstscheiben. Ein Grund dafür ist die Verarbeitung von unkritischen Medien. Kommen aber zum Beispiel klebrige oder polymerisierende Medien zum Einsatz, droht ein Verkleben des Ventilhubs, wodurch das Sicherheitsventil beim definierten Druck nicht mehr öffnet. Ist die richtige Berstscheibe ausgewählt, kann das nicht passieren. Darum lohnt es sich oft, beide Konzepte zu berücksichtigen – nebeneinander, falls Reaktionen besonders schnell und unkontrolliert vonstatten gehen, oder hintereinander geschaltet, etwa bei klebrigen Medien.

Warum diese Kombination?

Wie bei einem Sicherheitsventil besteht auch die Aufgabe einer Berstscheibe darin, bei einem definierten Druck zu öffnen und damit unzulässigen Über- oder Unterdruck innerhalb eines Prozesses zu verringern. Dabei handelt es sich um eine nicht wieder schließende Sicherheitseinrichtung, die nach dem Ansprechen ausgetauscht werden muss. Sicherheitsventile haben dagegen einen unschlagbaren Vorteil: Nach dem Entlasten des unzulässigen Drucks schließt das Ventil umgehend, und je nach Anwendung kann die Produktion ohne Verzögerung fortgesetzt werden. Doch wo Licht ist, ist auch Schatten: Hoher Aufwand für die Anschaffung und regelmäßige Wartung oder teure Materialien zur Herstellung des Sicherheitsventils aufgrund von strengen Vorgaben, z. B. innerhalb der TA Luft, schlagen Betreibern leicht auf den Magen.

Schön wäre darum eine Möglichkeit, günstigere Sicherheitsventile aus preiswerteren Materialien einsetzen zu können und dennoch die Sicherheitsvorgaben zu erfüllen. Auch erstrebenswert wären In-Situ-Tests, also eine Wartung und Funktionsprüfung des Sicherheitsventils ohne vorherigen Ausbau. Wäre? Es ist bereitsmöglich und bei vielen Anwendern bereits erfolgreich im Einsatz: Hochwertige, speziell für die Kombination mit Sicherheitsventilen entwickelte Berstscheiben erlauben die Nutzung aller Vorteile eines Sicherheitsventils und gleichen dabei die möglichen Nachteile von Sicherheitsventilen wie hohe Kosten für Beschaffung und Instandhaltung perfekt aus, versprechen die Techniker von Rembe Safety + Control.

Tropft nicht, klebt nicht, bleibt stabil

Toxische und wertvolle Medien sollen während eines Prozesses nicht austreten und verloren gehen. Eine hochwertige Berstscheibe erfüllt genau diesen Anspruch und ermöglicht eine dauerhaft leckagefreie Absicherung. Dem Sicherheitsventil vorgeschaltet, erhöhen Berstscheiben die Dichtigkeit, was wegen bestehender Regularien, Gesetze und Richtlinien ein wesentlicher Faktor für Betreiber ist. Zudem ist der Austausch einer Berstscheibe im Vergleich zu einem Sicherheitsventil wesentlich günstiger.

Jeder betroffene Betreiber kennt außerdem folgendes Problem: Klebrige, polymerisierende oder zähflüssige Medien beeinträchtigen die Funktion und Zuverlässigkeit von Sicherheitseinrichtungen mehr oder weniger stark. Das gilt auch für Sicherheitsventile. Ist der Ventilsitz verklebt, kann der definierte Ansprechdruck nicht mehr garantiert werden. Dieses Risiko besteht bereits vor dem ersten Ansprechen des Sicherheitsventils. Deshalb sind Reinigungen und Inspektionen in kurzen Abständen notwendig, um im Ernstfall das Ansprechen des Sicherheitsventils bei vorgesehenem Druck zu gewährleisten. Ist eine Berstscheibe dem Sicherheitsventil vorgeschaltet, verhindert sie Anbackungen und Verklebungen. Dies verlängert Wartungsintervalle und Reinigungszyklen des Sicherheitsventils, und notwendige Reinigungen sind einfacher durchzuführen.

Die Eigenschaften einer speziell für die Kombination mit Sicherheitsventilen entwickelten Berstscheibe verdeutlicht das Modell KUB V von Rembe: Die dem Prozess zugewandte, glatte Metall­oberfläche zeigt keine Kavitäten, verhindert jegliches Anhaften und erlaubt auch den Einsatz bei sterilen und aseptischen Anforderungen. Die Knickstäbe, also die Sollbruchstellen der Berstscheibe, sind ebenso wie das Sicherheitsventil vor dem Prozessmedium geschützt. Die Metall-auf-Metall Dichtung ist metallisch dichtend und gewährleistet sehr niedrige Leckageraten. Die Beibehaltung des Berst- und Ansprechdrucks ist sichergestellt; der vorhandene Totraum wird gleichzeitig reduziert. Auch bei Medien mit Feststoffanteilen verhindert die vorgeschaltete Berstscheibe ein Verkeilen von Partikeln im Ventilsitz.

Eine der größten Kraftstoffraffinerien Deutschlands mit einem Output von mehr als 14 Mio. t pro Jahr setzt bereits auf die Kombination Berstscheibe und Sicherheitsventil: Da das Rohöl von Natur aus Fremdpartikel enthält, die die Funktionsfähigkeit des Sicherheitsventils beeinträchtigen, wurden alle Sicherheitsventile nachträglich mit Berstscheibe ausgestattet. Die Wartungsintervalle verlängerten sich so um das Dreifache.

Heftausgabe: September 2016
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Über den Autor

Dr.-Ing. Stefan Rüsenberg, Team Leader Technical Sales, Rembe Safety + Control
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