Für einen individuellen Ausdruck passen Sie bitte die Einstellungen in der Druckvorschau Ihres Browsers an. Regelwerk

Technische Regeln für Dampfkessel
- Ausrüstung und Aufstellung -
¨
TRD 421 - Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung - Sicherheitsventile - für Dampfkessel der Gruppen I, III und IV *

Ausgabe Mai 1982
(BArbBl. 5/1982 S. 76; 5/1985 S. 67; 5/1986 S. 52; 5/1990 S. 76; 7-8/1996 S. 78; 2/1997 S. 69; 7-8/1997 S. 76; 10/1997 S. 87; 12/1998 S. 72.aufgehoben)

1 Geltungsbereich

Diese TRD gilt für Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung für Dampfkessel der Gruppen I, III und IV, bei denen die unzulässige Drucküberschreitung durch Öffnen von Sicherheitsventilen oder Schließen von Sicherheitsabsperrventilen verhindert wird.

Diese TRD kann auch auf andere Teile von Dampfkesselanlagen angewendet werden, sofern der zulässige Betriebsüberdruck mehr als 1 bar oder die zulässige Vorlauftemperatur mehr als 120 °C beträgt.

2 Allgemeine ¹

2.1 Sicherheitsventile müssen den allgemein anerkannten Regeln der Technik (z.B. für Armaturengehäuse TRD 110) entsprechen und für den Verwendungszweck geeignet sein. Das bedeutet: Sie müssen den geltenden Anforderungen an Werkstoffe und Bauart genügen, unter Berücksichtigung der jeweiligen Betriebsweise der Dampfkesselanlage - insbesondere von Druck und Temperatur - zuverlässig arbeiten und den im Störungsfall abzuführenden Massenstrom innerhalb der zulässigen Drucküberschreitung ableiten können.

In der Regel wird die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die richtige Funktionsweise und den Massenstrom durch eine Bauteilprüfung ^{2, 3} für den vorgesehenen Verwendungsbereich (Druck, Temperatur) festgestellt. Bei der Vorprüfung ( § 10 Abs. 3 DampfkV), dem Bericht nach § 12 Abs. 4 Satz 5 DampfkV bzw. der Abnahmeprüfung ( § 15 Abs. 2 DampfkV (jetzt BetrSichV)) der Dampfkesselanlage werden die richtige Bemessung, Einstellung, Anordnung und die Eignung für die vorgesehenen Betriebsverhältnisse geprüft.

2.2 Sicherheitsventile müssen so bemessen und eingestellt sein, daß der höchste im Dauerbetrieb erzeugbare Massenstrom (zulässige Dampferzeugung) abgeführt werden kann, ohne daß dabei der zulässige Betriebsüberdruck um mehr als 10 % überschritten wird. Sind zwei Sicherheitsventile vorgeschrieben oder bedingt die Leistung des Dampferzeugers mehrere Sicherheitsventile, so muß ihr Gesamtquerschnitt dieser Anforderung entsprechen. Mindestens ein Sicherheitsventil muß bei Überschreiten des zulässigen Betriebsüberdruckes ansprechen.

2.3 Sicherheitsventile öffnen innerhalb einer Öffnungsdruckdifferenz von 10 % des Ansprechdruckes. Bei Ansprechdrücken < 1 bar kann die Öffnungsdruckdifferenz bis 0,1 bar betragen. Dies ist bei der Festlegung des Ansprechdruckes gemäß Abschnitt 2.2 zu berücksichtigen.

2.4 Sicherheitsventile schließen innerhalb einer Druckabsenkung von 10 % bei kompressiblen und 20 % bei inkompressiblen Medien unter dem Ansprechdruck. Bei Sicherheitsventilen bis 3 bar Ansprechdruck dürfen bei kompressiblen Medien 0,3 bar und bei inkompressiblen Medien 0,6 bar Druckabsenkung für das Schließen in Anspruch genommen werden. Wird im Rahmen von Bauteilprüfungen in Sonderfällen von den Sätzen 1 und 2 abgewichen, ist dies im Bauteilprüfbericht festzulegen und im entsprechenden VdTÜV-Merkblatt Sicherheitsventil anzugeben.

2.5 Ansprechdruck und Zeit zwischen Erreichen des Ansprechdruckes und Erreichen des erforderlichen Hubes zum Abführen des Massenstromes müssen insbesondere bei gesteuerten Sicherheitsventilen der größten Druckänderungsgeschwindigkeit des abzusichernden Systems angepaßt sein.

Für gesteuerte Ventile ist die Zeitspanne anzugeben, die nach Erreichen des Ansprechdruckes benötigt wird, bis der erforderliche Hub zum Abführen des angegebenen Massenstromes erreicht wird. Angegeben wird ferner, für welchen Aggregatzustand des Mediums im Steuersystem die Angaben gelten.

3 Einteilung der Sicherheitsventile

3.1 Einteilung der Sicherheitsventile nach ihrer Öffnungscharakteristik

3.1.1 Normal-Sicherheitsventile

Diese Sicherheitsventile erreichen nach dem Ansprechen innerhalb eines Druckanstieges von maximal 10 % den für den abzuführenden Massenstrom erforderlichen Hub, Ausnahme siehe Abschnitt 2.3. An die Öffnungscharakteristik werden keine weiteren Anforderungen gestellt.

3.1.2 Vollhub-Sicherheitsventile

Vollhub-Sicherheitsventile öffnen nach dem Ansprechen innerhalb von 5 % Drucksteigerung schlagartig bis zum konstruktiv begrenzten Hub. Der Anteil des Hubes bis zum schlagartigen öffnen (Proportionalbereich) darf nicht mehr als 20 % des Gesamthubes betragen.

3.1.3 Proportional-Sicherheitsventile ⁴

Proportional-Sicherheitsventile öffnen in Abhängigkeit vom Druckanstieg nahezu stetig. Hierbei tritt ein plötzliches Öffnen ohne Drucksteigerung über einen Bereich von mehr als 10 % des Hubes nicht auf. Diese Sicherheitsventile erreichen nach dem Ansprechen innerhalb eines Druckanstieges von maximal 10 % den für den abzuführenden Massenstrom erforderlichen Hub (Ausnahme siehe Abschnitt 2.3).

3.2 Einteilung der Sicherheitsventile nach ihren Bauarten

3.2.1 Direkt wirkende Sicherheitsventile

Direkt wirkende Sicherheitsventile sind Sicherheitsventile, bei denen der unter dem Ventilkegel wirkenden Öffnungskraft eine direkte mechanische Belastung (ein Gewicht, ein Gewicht mit Hebel oder eine Feder) als Schließkraft entgegenwirkt.

3.2.2 Gesteuerte Sicherheitsventile

Gesteuerte Sicherheitsventile bestehen aus Hauptventil und Steuereinrichtung. Hierunter fallen auch direkt wirkende Sicherheitsventile mit Zusatzbelastung, bei denen bis zum Erreichen des Ansprechdruckes eine zusätzliche Kraft die Schließkraft verstärkt.

Die Schließkraft bzw. die zusätzliche Kraft kann mechanisch (z.B. durch Feder) durch Fremdenergie (z.B. pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch) und/oder durch Eigenmedium aufgebracht werden. Sie wird bei Überschreiten des Ansprechdruckes selbsttätig aufgehoben oder so weit verringert, daß das Hauptventil durch den auf den Ventilteller wirkenden Mediumdruck oder durch eine andere in Öffnungsrichtung wirkende Kraft öffnet. Hierbei kann das Hauptventil nach dem Be- oder Entlastungsprinzip betätigt werden, und Steuereinrichtungen können nach dem Ruhe- oder Arbeitsprinzip wirken.

Das Belastungsprinzip ist dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventil beim Aufbringen der Belastung öffnet.

Das Entlastungsprinzip ist dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventil bei Aufheben der Belastung öffnet.

Das Ruheprinzip der Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung bei Ausfall der Steuerenergie die Be- oder Entlastung bewirkt. Steuereinrichtungen mit Eigenmedium werden dem Ruheprinzip zugeordnet.

Das Arbeitsprinzip der Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung bei Ausfall der Steuerenergie keine Be- oder Entlastung bewirkt.

4 Allgemeine Anforderungen an Sicherheitsventile

4.1 Sicherung gegen Verstellen

Sicherheitsventile müssen gegen unbefugte Änderung des Einstelldruckes und der Funktionsweise gesichert sein. Im Rahmen der Bauteilprüfung oder Einzelprüfung wird die Zuverlässigkeit der vorgesehenen Sicherung geprüft. Sicherheitsventile für Schiffsdampfkessel müssen durch geteilte Sperrhülsen gesichert werden können.

4.2 Führung der beweglichen Teile

Die Sicherheitsventile sind so zu gestalten, daß die beweglichen Teile auch bei unterschiedlicher Erwärmung in ihrer Bewegung nicht behindert werden. Abdichtungen, die die Funktion durch auftretende Reibungskräfte behindern können, sind unzulässig.

4.3 Anlüftbarkeit

4.3.1 Sicherheitsventile müssen im Bereich> 85 % des Ansprechdruckes ohne fremde Hilfsmittel zum Öffnen gebracht werden können.

4.3.2 Auf die Anforderung nach Abschnitt 4.3.1 kann verzichtet werden, wenn dies aus betriebsbedingten Gründen notwendig ist oder wenn die Funktionsfähigkeit des Sicherheitsventils auch anderweitig überprüft werden kann (z.B. über Wechselventile).

4.3.3 Sicherheitsventile, welche im drucklosen Zustand zum Öffnen gebracht werden sollen, müssen hierfür besonders ausgebildet sein (z.B. durch formschlüssige Verbindung zwischen Ventilteller und Ventilspindel).

4.4 Belastungsgewicht

Bei Sicherheitsventilen, die durch Gewicht über Hebel belastet sind, muß das Belastungsgewicht aus einem Stück bestehen. Bei Sicherheitsventilen mit mehr als einem Ventilteller muß die Belastung der einzelnen Teller unabhängig voneinander erfolgen.

4.5 Ausbildung der Schraubenfedern

Schraubenfedern federbelasteter Sicherheitsventile müssen so ausgeführt sein, daß alle Windungen der Feder bei dem erforderlichen Hub noch einen gegenseitigen Abstand von 0,5 Drahtdurchmesser oder mindestens 2 mm aufweisen. Sind Federn und gleitende oder drehende metallische Teile durch Membrane, Faltenbalg, Haube oder ähnliches gegen Verschmutzung oder korrosiven Angriff geschützt, können geringere Abstände zugelassen werden.

4.6 Anforderungen an das Ventilgehäuse

An die Gehäuse der Sicherheitsventile müssen erforderlichenfalls Abblaseleitungen angebracht werden können. Die Gehäuse müssen ferner mit einer besonderen Befestigungsmöglichkeit versehen sein, wenn nicht die Anschlußstutzen die beim Ausblasen auftretenden Reaktionskräfte übertragen können.

Im Ventilgehäuse darf sich kein Kondensat ansammeln können.

5 Besondere Anforderungen an gesteuerte Sicherheitsventile und erforderliche Maßnahmen

5.1 Die Intervalle für regelmäßige Funktionsprüfungen an gesteuerten Sicherheitsventilen sind entsprechend den Betriebsbedingungen vom Betreiber festzulegen, wobei die Empfehlungen des Herstellers und des Sachverständigen als Grundlage dienen; mindestens wird jedoch eine jährliche Prüfung für erforderlich gehalten. Die Funktionsprüfung ist dabei so vorzunehmen, daß neben der Funktion des Hauptventils auch die Funktionstüchtigkeit der einzelnen Steuerstränge beurteilt werden kann.

Es muß geprüft werden, ob die Öffnungskriterien, z.B. Größe und zeitlicher Verlauf der Be- und Entlastungskräfte; eine einwandfreie Funktion bis zum vollen Öffnen des Hauptventils gewährleisten.

5.2 Jeder Steuerstrang ist so zu bemessen, daß bei Ausfall der anderen Steuerstränge das zugehörige Hauptventil noch zuverlässig arbeitet. Der Ausfall eines Steuerstranges darf beim Belastungsprinzip die Funktionsfähigkeit der anderen nicht beeinträchtigen.

5.3 Das Hauptventil muß durch Handeingriff in die Steuerung geöffnet werden können. Diese Forderung muß auch bei Ausfall (z.B. bei der Prüfung) eines Steuerstranges erfüllt werden. Auf die Öffnungsmöglichkeit des Hauptventils durch Handeingriff kann in den Fällen des Abschnittes 4.3.2 verzichtet werden.

5.4 Zur Steuerung müssen mindestens drei getrennte Steuerstränge, d.h. drei Impulsgeber und drei Steuerglieder mit je einer unabhängigen Druckentnahme- ⁵, Impuls- ⁶ und Steuerleitung ⁷, in Betrieb sein.

Zur Prüfung und Instandsetzung kann vorübergehend ein Steuerstrang außer Betrieb genommen werden. Mindestens zwei Steuerstränge müssen nach dem Ruheprinzip geschaltet sein. Elektronische oder mit Mikroprozessoren gesteuerte Geräte sind zulässig, wenn deren Zuverlässigkeit z.B. im Rahmen der Bauteilprüfung nachgewiesen ist. Mit einer derartigen Steuerung können mehrere Hauptventile gesteuert werden.

Bei Betätigung der Hauptventile nach dem Entlastungsprinzip genügen zwei Steuerleitungen. Eine Steuerleitung ist beim Entlastungsprinzip ausreichend, wenn ein Verstopfen der Leitung sicher ausgeschlossen werden kann. Hierbei wird vorausgesetzt: Fremdmediumsteuerung, Einbau von Feinfiltern und lichter Durchmesser der Steuerleitung mindestens 15 mm ohne jede Verengung. Das einwandfreie Zusammenwirken der Steuerung mit dem Hauptventil muß an der Anlage geprüft werden können. Zur Steuerung dürfen nur Medien verwendet werden, bei denen Verschmutzung oder Korrosion des Steuersystems nicht zu erwarten ist. Kondensatansammlung im Steuersystem muß verhindert werden, wenn die Funktionssicherheit hierdurch beeinträchtigt wird.

weiter

1) Begriffe siehe DIN 3320

2) Anträge sind zu richten an die Vereinigung der Technischen Überwachungs-Vereine e.V., Kurfürstenstraße 56, 4300 Essen 1.

3) Verfahren und Umfang der Bauteilprüfung siehe VdTÜV-Merkblatt Sicherheitsventil 100; zu beziehen beim Maximilian-Verlag, Postfach 2352, 4900 Herford

4) Direkt wirkende Proportional-Sicherheitsventile sind z.Z. für Heißwassererzeuger nicht ausführbar.

5) Leitung zum Impulsgeber

6) Leitung zwischen Impulsgeber und Steuerglied

7) Leitung zwischen Steuerglied und Hauptventil