安全閥的選用和計(jì)算規(guī)定

1、工 程 設(shè) 計(jì) 標(biāo) 準(zhǔn)安全閥的選用和計(jì)算規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：BA2-3-8-95共 32 頁(yè) 第 31 頁(yè) 1. 概述1.1 安全閥的功能 安全閥是靠入口介質(zhì)靜壓驅(qū)動(dòng)，在出現(xiàn)工況不正常或事故時(shí)開(kāi)啟，排出一定數(shù)量介質(zhì)，以防止被保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)的壓力超過(guò)預(yù)定的安全值。當(dāng)壓力恢復(fù)接近正常后，安全閥自行關(guān)閉，阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。1.2 安全閥分類 可按以下三種方法分類:1.2.1 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)安全閥的一般要求，GB12241-89分類 A、直接荷載式 一種直接用機(jī)械載荷加重錘、彈簧等克服閥瓣下介質(zhì)壓力所產(chǎn)生作用力的安全閥； B、帶動(dòng)力輔助裝置式 系一專用安全閥類型，在閥桿處加一個(gè)動(dòng)力輔助裝置，如果需要，可在低于

2、正常開(kāi)啟壓力下開(kāi)啟，不適用于煉廠； C、帶補(bǔ)充載荷式 該安全閥系一專用類型，在閥桿處加一向下外力，在達(dá)到開(kāi)啟壓力前，始終保持有一增強(qiáng)密封的附加力，不適用于煉廠； D、先導(dǎo)式 先導(dǎo)式是由一個(gè)導(dǎo)閥排出的介質(zhì)來(lái)控制主閥開(kāi)啟的安全閥，有活塞式和隔膜式兩種基本類型。 活塞式由裝浮動(dòng)活塞的主閥和一個(gè)導(dǎo)閥構(gòu)成，活塞的頂部有效面積大于底部有效面積。當(dāng)主閥關(guān)閉時(shí)，底部承受系統(tǒng)的壓力，其頂部有一氣室，通過(guò)導(dǎo)管與入口系統(tǒng)相通，頂部同樣受系統(tǒng)的壓力。由于頂部面積較底部大，因而主閥被緊緊地壓在閥座上。系統(tǒng)壓力升高到定壓時(shí)，導(dǎo)閥開(kāi)啟，將頂部氣室介質(zhì)排出，壓力降低，當(dāng)主閥底部壓力能克服頂部壓力時(shí)，主閥開(kāi)啟，工藝介質(zhì)流過(guò)主閥

3、排至泄壓系統(tǒng)或大氣。系統(tǒng)壓力降低到接近正常操作壓力時(shí)，導(dǎo)閥關(guān)閉，氣室壓力上升，從而關(guān)閉主閥。 膈膜式與活塞式的機(jī)能相似，只是活塞用柔性隔膜和閥盤組成的整體所取代。在定壓下，隔膜頂部放空，主閥開(kāi)啟，壓力恢復(fù)到接近正常狀態(tài)時(shí)，隔膜重新充壓，主閥關(guān)閉。 先導(dǎo)式安全閥可用于各種工況，但由于其價(jià)格過(guò)高，一般宜用于背壓超過(guò)30%定壓和腐蝕性介質(zhì)或易堵塞閥孔的介質(zhì)等工況。1.2.2 按閥片開(kāi)啟高分類 A、全啟式 h1/4do h開(kāi)啟高度，cm; do噴嘴直徑，cm。 全啟式安全閥泄放量大，在相同的泄放面積條件下，全啟式的泄放量為微啟式泄放量的許多倍。 由于全啟式與微啟式的性能不同，按全啟式方法計(jì)算出的泄放面

4、積不可用相同的微啟式泄放面積代用。 全啟式安全閥一般用于排放介質(zhì)為氣體的條件下，當(dāng)?shù)竭_(dá)開(kāi)啟壓力時(shí)瞬時(shí)全啟。 B、微啟式 1/4do>h1/40do 微啟式安全閥一般用于排放介質(zhì)為液體的條件下，當(dāng)?shù)竭_(dá)開(kāi)啟壓力時(shí)，開(kāi)始開(kāi)啟，并隨壓力的升高而繼續(xù)開(kāi)大。 介質(zhì)為氣體時(shí)，一般選用全啟式。介質(zhì)為液體時(shí)，可以選用微啟式，也可選用全啟式。介質(zhì)為液體選用全啟式安全閥時(shí)，它的動(dòng)作性能則變?yōu)槲⑹?，其噴嘴?nèi)徑應(yīng)按微啟式計(jì)算（見(jiàn)式4-1-3B）。1.2.3 按結(jié)構(gòu)不同分類 A、封閉和不封閉彈簧式 易燃易爆和有毒介質(zhì)應(yīng)選用封閉式，蒸汽、空氣和惰性氣體可選用不封閉式； B、帶扳手和不帶扳手 扳手的作用主要是檢查閥瓣

5、的靈活程度，有時(shí)也可用作緊急泄壓； C、帶散熱片和不帶散熱片 介質(zhì)溫度大于300時(shí)應(yīng)選用帶散熱片式； D、平衡式和非平衡式 普通型安全閥一般為非平衡式，其彈簧校正壓力受背壓影響，即彈簧壓力應(yīng)校正為定壓Ps減去背壓P2之值。平衡式有兩種基本類型活塞式和波紋管式，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)波紋管式。波紋管能防止背壓變化所產(chǎn)生的不平衡力，因而彈簧力所平衡的壓力值即為定壓值。波紋管還能將導(dǎo)向套、彈簧和其它頂部工作部件與通過(guò)的介質(zhì)隔開(kāi)。1.2.4 按平衡內(nèi)壓的方式分為彈簧式、杠桿式和先導(dǎo)式。1.3 安全閥結(jié)構(gòu) 安全閥的典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)下面圖1-3-17 圖1-3-1 彈簧封閉全啟式 圖1-3-2 彈簧封閉帶扳手全啟式 圖1-3

6、-3 彈簧封閉微啟式 圖1-3-4 彈簧封閉帶扳手微啟式 圖1-3-5 波紋管式 圖1-3-6 先導(dǎo)式（I） 圖1-3-7 先導(dǎo)式（II） 圖1-3-1彈簧封閉全啟式安全閥 圖1-3-2 彈簧封閉帶扳手全啟式安全閥 1-保護(hù)罩；2-調(diào)整螺桿；3-閥桿；4-彈簧 注：各部件名稱同圖1-3-1 5-閥蓋；6-導(dǎo)向套；7、閥瓣；8-反沖盤； 9-調(diào)節(jié)閥；10-閥體；11-閥座 圖1-3-3彈簧封閉微啟式安全閥 圖1-3-4 彈簧封閉帶扳手微啟式安全閥 1-保護(hù)罩；2-調(diào)整螺桿；3-閥桿；4-彈簧 注：圖中各部件名稱同圖1-3-3 5-閥蓋；6-導(dǎo)向套；7、閥瓣；8-襯套； 9-調(diào)節(jié)閥；10-閥體 圖

7、1-3-5 波紋管安全閥 圖1-3-6先導(dǎo)式安全閥（I） 圖1-3-7 先導(dǎo)式安全閥（II）1.4 操作參數(shù)1.4.1 最高操作壓力P（表） 設(shè)備運(yùn)行期間可能達(dá)到的最高壓力，一般應(yīng)按不同工藝過(guò)程確定。1.4.2 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力PD（表） 在一般條件下，設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)按下列要求確定： 當(dāng)P1.8MPa（表）時(shí)，PD=P+0.18 當(dāng)1.8<P4MPa（表）時(shí)，PD=1.1P 當(dāng)4<P8MPa（表）時(shí)，PD=P+0.4 當(dāng)P>8MPa（表）時(shí)，PD=1.05P1.4.3 安全閥定壓Ps（表） 系安全閥開(kāi)啟壓力，定壓Ps必需等于或稍小于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力PD（表）。1.4.4 積聚壓力

8、Pa（表） 安全閥排放介質(zhì)過(guò)程中，允許壓力增加超過(guò)設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力的數(shù)值，可按表1-4-1選取表1-4-1 定壓和積聚壓極限單 閥多 閥項(xiàng) 目定壓，%*積大積聚壓，%*定壓，%*最大積聚壓，%*非著火：第一閥1001010016 另一個(gè)或多個(gè)閥-10516著火：第一個(gè)閥1002010020 另一個(gè)或多個(gè)閥-10520輔助閥-11020* 對(duì)設(shè)計(jì)壓力的百分?jǐn)?shù)。1.4.5 容許過(guò)壓Ph（表）容許壓力增加超過(guò)定壓的數(shù)值，如果定壓等于設(shè)計(jì)壓力，則過(guò)壓等于積聚壓。如果定壓小于設(shè)計(jì)壓力，過(guò)壓為積聚壓力+設(shè)計(jì)壓力與定壓的差值，即： Ph=Pa+PD-Ps1.4.6 最高泄放壓力Pm（絕） 安全閥達(dá)到最大泄放能

9、力時(shí)的壓力，即定壓加上容過(guò)壓+0.1。 當(dāng)定壓等于設(shè)計(jì)壓力時(shí) Pm=Ps+Pa+0.1=PD+Pa+0.1 當(dāng)定壓小于設(shè)計(jì)壓力時(shí) Pm=Ps+Ph+0.1=PD+Pa+0.1 式中 Ps、Pa、Ph定壓、積聚壓力、過(guò)壓，MPa（表） Pm最高泄放壓力，MPa（絕）1.4.7 背壓P2（安全閥出口壓力） 背壓是由于排放系統(tǒng)有壓力而存在于安全閥出口的壓力，它是迭加背壓和積聚背壓的總和，積聚背壓是在安全閥開(kāi)啟后，由于介質(zhì)流動(dòng)所增加的壓力，迭加背壓是在安全閥開(kāi)啟后存在于其出口的靜壓，它是由其它原因在排放系統(tǒng)中產(chǎn)生的壓力。1.4.8 回座壓力 它是安全閥的定壓與關(guān)閉壓力的差值，以定壓的百分?jǐn)?shù)或壓力單位表

10、示?；刈鶋毫Ρ仨毿∮诙▔翰⒋笥诓僮鲏毫Α?.4.9 安全閥的壓力等級(jí)關(guān)系（即容器設(shè)計(jì)壓力，安全閥容許積聚壓、定壓、過(guò)壓）見(jiàn)圖1-4-1。圖1-4-1 安全閥的壓力等級(jí)關(guān)系 注：1、與ASME鍋爐壓力容器規(guī)程和壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，1990 基本一致； 2、所示壓力條件是安裝在容器的安全閥條件； 3、操作壓力可高于或低于90%； 4、回座和壓差應(yīng)參照ASME規(guī)程有關(guān)章節(jié)。1.4.10 確定單閥、多閥泄放壓力示例見(jiàn)表1-4-2。表1-4-2 確定單閥、多閥泄放壓力示例（操作事故）項(xiàng) 目數(shù) 值單 閥多 閥容器設(shè)計(jì)壓力，MPa(表)(多閥的第一個(gè)閥)1010最大積聚壓,MPa(表)11.6閥定壓,

11、MPa(表)910容許過(guò)壓,MPa21.6泄放壓力,MPa(絕)11.111.7容器設(shè)計(jì)壓力，MPa(多閥的第一個(gè)閥)1010最大積聚壓,MPa11.6閥定壓,MPa1010.5容許過(guò)壓,MPa11.1泄放壓力,MPa11.111.71.4.11 溫度 按工藝操作溫度考慮。2 安全閥設(shè)置原則2.1 屬于下列情況之一的容器和設(shè)備必須設(shè)置安全閥（或爆破片）。2.1.1 在生產(chǎn)過(guò)程中，由于火災(zāi)、物料的化學(xué)反應(yīng)、動(dòng)力故障或操作故障等原因，可能導(dǎo)致容器或設(shè)備的內(nèi)壓超過(guò)設(shè)計(jì)壓力；2.1.2 頂部操作壓力大于0.07MPa的壓力容器；2.1.3 頂部操作壓力大于0.03MPa的蒸餾塔、蒸發(fā)塔和汽提塔（汽提塔

12、頂部蒸汽通入另一蒸餾塔者除外）；2.1.4 往復(fù)式壓縮機(jī)各段出口或電動(dòng)往復(fù)丞、齒輪泵、螺桿泵等容積式泵的出口（本身已有安全閥者除外）；2.1.5 凡與鼓風(fēng)機(jī)、離心式壓縮機(jī)、離心泵或蒸汽往復(fù)泵出口連接的設(shè)備不能承受其最高壓力時(shí)，上述機(jī)泵的出口閥后；2.1.6 可燃的氣體或液體受熱膨脹可能超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的設(shè)備；2.1.7 由幾個(gè)容器組成的一個(gè)壓力系統(tǒng)但中間設(shè)有隔斷閥時(shí)，應(yīng)視為幾個(gè)獨(dú)立的容器，每個(gè)容器均應(yīng)按上述要求設(shè)置安全閥。2.1.8 減壓閥后，且減壓閥后的設(shè)備或管道不能承受減壓閥前的壓力時(shí)。2.2 屬于下列情況之一的容器或設(shè)備不需設(shè)置安全閥。2.2.1 加熱爐爐管；2.2.2 離心泵出口（連接的設(shè)

13、備不能承受其最高出口壓力者除外）；2.2.3 對(duì)于設(shè)計(jì)壓力不低于壓力來(lái)源，且不因介質(zhì)化學(xué)反應(yīng)或受熱而使其壓力超高的容器；2.2.4 由幾個(gè)容器組成的一個(gè)壓力系統(tǒng)且中間不設(shè)隔斷閥時(shí)，可只按一個(gè)壓力系統(tǒng)考慮，如在前端設(shè)置安全閥，后面的容器可不設(shè)安全閥。2.3 有可能被介質(zhì)堵塞或腐蝕的安全閥，應(yīng)在其入口前設(shè)爆破片或在其出入口管道上采取吹掃、加熱或保溫等防堵措施。2.4 有突然超壓或發(fā)生瞬時(shí)分解爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)的反應(yīng)設(shè)備，如安全閥不能滿足要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置爆破片或爆破片和導(dǎo)管。2.5 因介質(zhì)爆聚、分解造成超溫超壓可能引起爆炸的反應(yīng)設(shè)備，應(yīng)設(shè)報(bào)警信號(hào)和泄壓排放設(shè)施，以及自動(dòng)或手動(dòng)遙控的緊急切斷進(jìn)料的設(shè)施。3 泄

14、放量的確定 在計(jì)算安全閥時(shí)，應(yīng)先確定工藝所要求的泄放量。 導(dǎo)致設(shè)備超壓的原因： 一是操作故障，二是火災(zāi)。確定安全閥的泄放量時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝過(guò)程的具體情況并按可能發(fā)生危險(xiǎn)情況中的最大一種考慮，但不應(yīng)機(jī)械地將各種不利情況考慮在同一時(shí)間發(fā)生。3.1 操作故障時(shí)的泄放量 在一般情況下，可參考表3-1-1所列基準(zhǔn)確定，此表取自APIRP520（第五版，1990）。如果掌握同類裝置的最大實(shí)際泄放量，則可按該值確定泄放量。表3-1-1 幾種選定條件泄放量基準(zhǔn)序號(hào)條 件液體泄放氣體泄放1容器出口關(guān)閉最大液體進(jìn)入量進(jìn)入的蒸氣和水蒸汽總量，加泄放條件下產(chǎn)生的蒸氣量2冷凝器供水中斷-在泄放條件下，冷凝器的總凝汽量3塔

15、頂回流中斷-進(jìn)入的蒸氣和水蒸汽總量，加泄放條件下產(chǎn)生的蒸氣量，減側(cè)線回流冷凝的蒸氣量4側(cè)線回流中斷-進(jìn)入和離開(kāi)該側(cè)線部位的蒸氣差值5吸收塔貧油中斷-通常不用6不凝氣積聚-在塔中與序號(hào)2的結(jié)果相同，在其它容器內(nèi)，與序號(hào)1的結(jié)果相同7高揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入：水進(jìn)入熱油中輕質(zhì)烴進(jìn)入熱油中-對(duì)于塔，通常難以預(yù)見(jiàn)對(duì)于換熱器，采用兩倍于一根管子截面積破裂導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入時(shí)所產(chǎn)生的蒸氣量8儲(chǔ)罐或緩沖罐溢出最大液體進(jìn)入量-9自動(dòng)控制故障必須逐個(gè)對(duì)各種情況做分析10不正常的熱量或蒸汽輸入-估計(jì)最大蒸氣產(chǎn)生量，包括過(guò)熱產(chǎn)生的不凝氣11換熱器管子破裂-從兩倍于一根管子的截面積進(jìn)入蒸氣或水蒸汽，與序號(hào)7的結(jié)果相同12內(nèi)部

16、爆炸-用常規(guī)泄壓裝置不能控制，但應(yīng)避免對(duì)外界影響13化學(xué)反應(yīng)-按正常和失控兩種條件估計(jì)的蒸氣產(chǎn)量續(xù)上表序號(hào)條 件液體泄放氣體泄放14液體水力膨脹見(jiàn)3.315外部明火見(jiàn)3.516動(dòng)力中斷（水蒸汽、電源、或其它）要研究裝置以確定動(dòng)力中斷的影響，按可能發(fā)生的最壞情況確定泄放量分餾塔-所有泵都有可能停運(yùn)，回流液和冷卻水中斷反應(yīng)器-要考慮攪拌或攪動(dòng)；急冷和抑制；液流中斷；按反應(yīng)失控產(chǎn)生的蒸汽量考慮空冷器-風(fēng)扇失靈，按正常和事故負(fù)荷之差確定泄放量緩沖罐進(jìn)入的最大液體量- 表3-1-1與中石化總公司標(biāo)準(zhǔn)煉油裝置工藝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定SHJ1076-86表7.1.2基本相同。3.2 換熱器管破裂時(shí)，安全閥泄放量可按

17、式3-2-1式3-2-2計(jì)算。 介質(zhì)為氣相時(shí) Gv=246.3×104×(P·v)0.5 (3-2-1) 介質(zhì)為液相時(shí) GL=16.8×104×(P/)0.5 (3-2-2) 式中： Gv氣體泄放量，kg/h; GL液體泄放量，m3/h; di換熱器管內(nèi)徑，m; P高低壓側(cè)壓力差，MPa; v氣體密度，kg/m3； 液體相對(duì)密度。3.3 液體膨脹 充滿液體的容器或長(zhǎng)管道由于液體膨脹而要求的泄放量，可按式3-3-1計(jì)算： （3-3-1） 式中：Q傳入熱量，W； Cp液體比熱，KJ/kg·； 液體每升高1體積膨脹系數(shù)，見(jiàn)表3-3-1； 其

18、它符號(hào)意義同前。表3-3-1 各種烴液體和水在15.6下的膨脹系數(shù)液體名稱膨脹系數(shù)°API 334.91.0520.85040.000723550.90.84980.77580.00095163.90.77530.72420.001086478.90.72380.67250.001267988.90.67220.64200.001448993.90.64170.62790.00153941000.62750.61120.00162水0.000183.4 氣體儲(chǔ)罐等壓力容器的安全泄放量，按式3-4-1計(jì)算： Gv=2.83×10-3v·V· （3-4-1)

19、 式中：Gv安全泄放量，kg/h; v泄放條件下氣體密度，kg/m3； di容器進(jìn)口管內(nèi)徑，mm; V容器進(jìn)口管內(nèi)流速，m/s。3.5 火災(zāi)條件下容器的安全泄放量 由于容器內(nèi)液體潤(rùn)濕的表面積，在受到火焰輻射時(shí)全產(chǎn)生蒸氣。為了確定蒸氣產(chǎn)生量，先要確定受火焰源輻射影響的潤(rùn)濕表面積，一般系指等于或低于火焰源7.5m的那部分容器表面積。而火焰源是指地面火源，但也可能是受到大量火點(diǎn)的任何標(biāo)高位置，應(yīng)根據(jù)具體情況確定。容器的安全泄放量可按式3-5-13-5-3計(jì)算。3.5.1 介質(zhì)為易燃液化氣體或裝在有可能發(fā)生火災(zāi)的環(huán)境下工作時(shí)的非易燃液化氣體： A、對(duì)無(wú)絕熱材料保溫層的壓力容器 （3-5-1） 式中Gv

20、安全泄放量，kg/h; F系數(shù)，容器設(shè)在地面下用砂土覆蓋時(shí)，取F=0.3；容器在地面上時(shí)，取F=1； 容器設(shè)置在大于10L/m2min噴淋設(shè)施下時(shí)，取F=0.6。 A容器的受熱面積（m2)，按下列公式計(jì)算（Do外徑，m; L長(zhǎng)度m; L容器內(nèi)最高液位,m); 對(duì)半球形封頭的臥式容器A=·Do·L； 對(duì)橢圓形封頭的臥式容器A=·Do(L+0.3Do); 對(duì)立式容器A=·Do·L； 對(duì)球形容器A=1/2·或從地平面起到7.5m高度以下所包括的外表面積， 取二者中較大的值； Hv在泄放壓力下液體的蒸發(fā)潛熱，kJ/kg。（低于93kJ/kg不

21、能用）。 如果在沒(méi)有滅火設(shè)備的場(chǎng)合，式3-5-1應(yīng)改為3-5-2： （3-5-2） B、對(duì)有完善的絕熱材料保溫層的液化氣體壓力容器 （3-5-3） 式中：Gv容器的安全泄放量，kg/h; t泄放壓力的飽和溫度，； 常溫下絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·k; 保溫層厚度，m; 其他符號(hào)同前。3.5.2 介質(zhì)為非易燃液化氣體的容器，而且裝在無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境下，安全泄放量可根據(jù)其有無(wú)保溫層分別選用不低于按公式3-5-13-5-3計(jì)算值的30%。4. 噴嘴面積計(jì)算4.1 介質(zhì)為氣體 氣體通過(guò)安全閥噴嘴時(shí)，其速度和比容隨下游壓力的減少而增大，一直增大到極限速度為止，此極限速度即為該氣體的聲速，相當(dāng)

22、于極限速度的相應(yīng)流率，稱為臨界流率。 聲速下的噴嘴喉管壓力Pcf與入口壓力（即最高泄放壓力）Pm之絕壓比稱為臨界壓力比，Pcf稱為臨界流動(dòng)壓力。 氣體的臨界壓力比可用理想氣體關(guān)系的公式計(jì)算 （4-1-1） 式中：K氣體的絕熱指數(shù)（Cp/Cv); Pcf臨界流動(dòng)壓力，MPa（絕）； Pm進(jìn)口處壓力（即最高泄放壓力），MPa（絕）， 即安全閥定壓+容許過(guò)壓+大氣壓。 一般烴類氣體Pcf/Pm值大都在0.50.6之間，其與K值的關(guān)系見(jiàn)下表4-1-1。表4-1-1 K值與Pcf/Pm值關(guān)系表K1.11.21.31.41.51.61.71.8Pcf/Pm0.5850.5640.5460.5280.512

23、0.4970.4820.469 如果喉管下游壓力P2（即安全閥出口壓力）高于臨界流動(dòng)壓力，此時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)為亞臨界流動(dòng)。4.1.1 臨界流動(dòng)狀態(tài)下噴嘴面積計(jì)算，可按式4-1-2計(jì)算 （4-1-2） 對(duì)全啟式 （4-1-3） 對(duì)微啟式 （4-1-3B） 式中： Ao噴嘴面積，cm2; h安全閥開(kāi)啟高度，cm; 錐形密封面的半錐角度，° do噴嘴內(nèi)徑，cm; Gv氣體最大泄放量，kg/h； Pm最高泄放壓力，MPa（絕）； T 1進(jìn)口處氣體溫度，K； M氣體分子量； Z在Pm壓力下氣體的壓縮系數(shù)； KF流量系數(shù)，應(yīng)由制造廠提供，參見(jiàn)附錄二。 C氣體特性系數(shù)，僅與氣體的絕熱指數(shù)K有關(guān)，可用下

24、式計(jì)算 （4-1-4） 也可用表4-1-2查得； Kb背壓校正系數(shù)，對(duì)普通型安全閥，隨著P2值增大，安全閥的理論泄放量 將隨之減少。但當(dāng)P2<Pcf時(shí)，對(duì)泄放量的影響較小，而普通型安全閥 的P2值要求小于0.1Ps，在此條件下，Kb值可取為1。當(dāng)P2值大于 0.1Ps時(shí)，一般應(yīng)選用波紋管（平衡型）安全閥，當(dāng)P2值大于0.3Ps可 選用先導(dǎo)式安全閥。波紋管安全閥的Kb值見(jiàn)表4-1-3。表4-1-2 不同K值與C值關(guān)系KCKCKCKC1.01317*1.243411.483631.723821.023181.263431.503651.743831.043201.283451,523661.

25、763841.063221.303471.543681.783861.083241.323491.563691.803871.103271.343511.583711.853911.123291.363531.603721.883931.143311.383541.623742.004001.163331.403561.643761.183351.423581.663771.203371.443601.683791.223391.463611.70380 * 內(nèi)插值因在K接近于1時(shí)，C變?yōu)椴欢ǖ臒o(wú)窮數(shù)。表4-1-3 波紋管安全閥Kb值P2/Ps（表壓）0.310.340.370.400.430

26、.460.49過(guò)壓10%，Kb1.00.990.980.970.960.9450.93過(guò)壓20%，Kb1.00.960.900.860.810.760.70 表4-1-3是國(guó)外制造商提供的平均值（見(jiàn)API RP520-90），背壓低于0.34MPa（表）時(shí)，不應(yīng)選用上表數(shù)值，而應(yīng)由制造廠按背壓條件提供Kb值。4.1.2 亞臨界流動(dòng)狀態(tài)下噴嘴面積計(jì)算為了簡(jiǎn)化計(jì)算，仍然采用式4-1-2計(jì)算，對(duì)普通型安全閥，Kb校正系數(shù)需改用表4-1-4值；對(duì)波紋管安全閥，Kb值應(yīng)由制造廠提供。其它符號(hào)意義和取值與臨界流動(dòng)狀態(tài)相同。 表4-1-4 亞臨界流動(dòng)狀態(tài)下普通型安全閥Kb值絕對(duì)背壓%*50607075808

27、5 Kb值 絕熱系數(shù)K=1.11.01.00.960.920.880.79 K=1.31.01.00.940.900.840.76 K=1.51.00.980.900.860.800.72 K=1.71.00.940.870.820.770.69 *絕對(duì)背壓%為P2/Pm%(以絕壓計(jì)) 例題1 已知下列泄放要求: GV=24318kg/h,烴蒸氣平均分子量M=65,K=1.1, T1=348K(75),PS=0.51MPa(表),即設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力, P2(背壓)=0(表)。 計(jì)算出下列數(shù)據(jù)，容許積聚壓為10%（由于定壓即為設(shè)備壓力，積聚壓等于過(guò)壓），最高泄放壓力Pm=0.51×1.1

28、+0.1=0.661MPa(絕),Z=0.84,臨界壓力比=0.59(查表4-1-1),臨界流動(dòng)壓力Pcf=0.661×0.590.39MPa(絕)=0.29MPa(表)。 因背壓P2=0，小于Pcf，處于臨界流狀態(tài)，因此可用式4-1-2計(jì)算噴嘴面積 KF采用0.975,Kb=1，C=326（查表4-1-2）。 例題2 把例1中的迭加背壓改為0.37MPa(表），其它數(shù)據(jù)與例1相同，選用普通型安全閥。 因迭加背壓等于0.37MPa(表），大于臨界流動(dòng)壓力0.29MPa(表），氣體處于亞臨界狀態(tài)。 容許積聚背壓0.1×0.51=0.051MPa 總背壓P2=0.37+0.05

29、1=0.421MPa(表）=0.521MPa( 絕） P2/Pm=0.521/0.661=79%,從表4-1-4查得Kb=0.884.2 介質(zhì)為水蒸汽（壓力小于10MPa）按4-2-1計(jì)算 式中GV-水蒸汽最大泄放量，kg/h； AO-噴嘴面積，cm2； Pm-最高泄放壓力，MPa（絕）； K-蒸汽過(guò)熱度校正系數(shù)，見(jiàn)表4-2-1； KF-由制造廠提供。 表4-2-1 蒸汽過(guò)熱度校正系數(shù)蒸汽壓力，MPa（絕）蒸汽溫度，1502002503003504004505000.310.980.94 0.890.850.820.760.750.510.990.940.890.850.820.760.751

30、.010.990.940.900.850.820.770.761.3-0.990.950.910.860.830.780.771.7-0.950.910.870.830.780.772.1-0.970.930.870.830.780.773.5-0.970.970.880.840.790.786.4-0.980.920.860.810.7910.0-0.940.870.820.804.3 介質(zhì)為液體 按液體介質(zhì)設(shè)計(jì)的安全閥應(yīng)取得能力檢驗(yàn)證，并給定流量系數(shù)，其噴嘴面積可按式4-3-1計(jì)算 （4-3-1） 式中AO-噴嘴面積，cm2； GL-液體泄放量，m3/h； rg-泄放溫度下液體相對(duì)密度（相

31、對(duì)于20水）； Pm，P2-最高泄放壓力，出口壓力，MPa（表）； KF-流量系數(shù)，應(yīng)由制造廠提供，需要進(jìn)行估算時(shí)，取KF=0.65； Kb-背壓校正系數(shù)，對(duì)于普通型安全閥，Kb=1，對(duì)于波紋管式安全閥，一般由制造廠給出Kb值，必要時(shí)，可從表4-3-1查得。 表4-3-1 波紋管式安全閥Kb值P2/Pm0.150.200.250.300.350.400.450.50Kb1.00.970.920.870.820.770.720.67 Km-粘度校正系數(shù) 可從表4-3-2查得 表4-3-2 粘度校正系數(shù)Km粘度mm2/s35367071140雷諾數(shù)Re60100200400100020003800

32、1000080000Km1.00.900.75Km0.450.600.750.850.910.9350.950.9751.00 根據(jù)雷諾數(shù)Re選取Km值時(shí),需要先按非粘性介質(zhì)(Km=1)用式4-3-1確定噴嘴面積,再?gòu)挠嘘P(guān)制造廠的樣本中選取接近或稍大的噴嘴面積的安全閥,按式4-3-2計(jì)算雷諾數(shù) (4-3-2) 式中m-流動(dòng)溫度下介質(zhì)的絕對(duì)粘度,MPa·S(其值與厘泊相等); Ao-初選的安全閥噴嘴面積,cm; 其它符號(hào)見(jiàn)前。 根據(jù)計(jì)算的雷諾數(shù)從表4-3-2查得Km值，再按式4-3-1計(jì)算校正后的噴嘴面積。如果校正后的噴嘴面積大于初選的噴嘴AO，則需選用較大Ao的面積重新進(jìn)行計(jì)算，直到

33、基本一致為止。 4.4 液體膨脹時(shí)噴嘴面積計(jì)算 可按式4-4-1計(jì)算： （4-4-1） 式中GL-液體膨脹的泄放量，m3/h； 其它符號(hào)相同。4.5 介質(zhì)為氣液兩相流體 可按前述方法分別計(jì)算氣體和液體排放所需的噴嘴面積，再將兩者相加即為安全閥噴嘴的總面積。5 安全閥的選用5.1 石油化工裝置所用安全閥一般均選用彈簧全啟式，在一般情況下，可選用普通型安全閥。當(dāng)背壓變化較大時(shí)，可選用波紋管（平衡型）式或選導(dǎo)式安全閥。但波紋管型不適用于酚、蠟液、重石油餾分、含焦粉等介質(zhì)以及往復(fù)式壓縮機(jī)等場(chǎng)所。因?yàn)樵谶@些情況下，波紋管有可能被污染或被損壞。如選用先導(dǎo)式時(shí)，導(dǎo)閥由制造廠配，故應(yīng)將介質(zhì)條件提交制造廠，以滿

34、足工藝要求。5.2 根據(jù)介質(zhì)的操作溫度和安全閥定壓值確定安全閥的公稱壓力和最高泄放壓力Pm。5.3 根據(jù)計(jì)算所得出的噴嘴面積，可從安全閥樣本或其他資料中選用安全閥，選用的安全閥噴嘴面積必須等于或稍大于計(jì)算面積。如果一個(gè)安全閥的噴嘴面積不能滿足需要，可選用兩個(gè)或多個(gè)安全閥并聯(lián)。由于多閥的定壓和積聚壓力與單閥不同，須按表1-4-1選取定壓的積聚壓計(jì)算所需噴嘴面積，再選用合適的安全閥，使其總面積等于或稍大于計(jì)算面積。對(duì)排入全廠性放空系統(tǒng)的直徑較大的安全閥，若所選用安全閥的實(shí)際噴嘴面積比計(jì)算面積大得多時(shí)，應(yīng)反算安全閥實(shí)際排放的最大瞬時(shí)量，以保證火炬系統(tǒng)的安全。5.4 彈簧安全閥定壓按不同結(jié)構(gòu)的安全閥的

35、要求確定。普通型安全閥在常壓下調(diào)整彈簧時(shí)，其彈簧定壓應(yīng)調(diào)整為安全閥定壓Ps減去其背壓P2的差值，即彈簧定壓值為Ps-P2；對(duì)波紋管安全閥，彈簧定壓值即為安全閥的定壓值Ps。 在選用安全閥時(shí)，應(yīng)注明其定壓范圍或確定其彈簧號(hào)。5.5 對(duì)排入全廠性公用放空系統(tǒng)的安全閥，當(dāng)其定壓低于0.5MPa(絕）時(shí)，一般應(yīng)選用平衡型或先導(dǎo)式安全閥，以適應(yīng)放空系統(tǒng)壓力波動(dòng)的要求。5.6 安全閥進(jìn)出口管道一般不設(shè)置閥門，但對(duì)易燃、有毒、粘性或含固體介質(zhì)的容器，為便于安全閥的更換或清洗，可在容器與安全之間設(shè)置隔斷用閘閥，正常運(yùn)行時(shí)，偏閥必須保持全開(kāi)，并加鉛封。如裝有隔斷閥的安全閥的出口系排入全廠性放空系統(tǒng)，其出口也應(yīng)設(shè)

36、置隔斷閥和副線閥，以防其它裝置的安全閥排放時(shí)影響該安全閥系統(tǒng)，出口閥（全開(kāi)）和副線閥（全關(guān)）均應(yīng)予鉛封。5.7 普通型安全閥的總背壓一般宜在10%左右，對(duì)有多個(gè)安全閥排入一個(gè)公用的總管時(shí)，背壓變化范圍要限制在最低定壓安全閥的定壓10%左右，據(jù)此原則確定出總管的直徑。5.8 安全閥的進(jìn)口或出口接管的直徑不得小于其進(jìn)口或出口的直徑。當(dāng)幾個(gè)安全閥并聯(lián)安裝在同一設(shè)備上時(shí)，進(jìn)出口主管的截面積應(yīng)等于或大于各管截面積之和。6 安全閥的安裝設(shè)計(jì)6.1 安全閥的安裝6.1.1 在設(shè)備或管道上的安全閥一般應(yīng)垂直安裝。但對(duì)設(shè)置在液體管道、換熱器或容器等處的安全閥，當(dāng)閥門關(guān)閉后，可能由于熱膨脹而使壓力升高的場(chǎng)所，可水

37、平安裝。6.1.2 安全閥不應(yīng)安裝在長(zhǎng)的水平管道的死端，因死端容易積聚固體物的和液體。6.1.3 安全閥一般應(yīng)安裝在易于檢修和調(diào)節(jié)之處，周圍要有足夠的工作空間，如：立式容器的安全閥，DN80以下者，可安裝在平臺(tái)內(nèi)靠外側(cè)；DN100以上者安裝在平臺(tái)外靠平臺(tái)處，借平臺(tái)可以閥門進(jìn)行維護(hù)和檢修。6.1.4 由于直徑安全閥重量大，故在布置時(shí)要考慮大直徑安全閥拆開(kāi)后吊裝的可能，必要時(shí)要設(shè)置吊桿。6.2 安全閥入口管設(shè)計(jì) 安全閥入口管道最大壓力損失一般不應(yīng)超過(guò)安全閥的3%，它是按通過(guò)安全閥的最大流量計(jì)算得出的（包括入口壓力損失、管道阻力和切斷閥阻力之和）。為了減少入口壓力降，可采取下列措施：6.2.1 安全

38、閥的安裝位置應(yīng)尺量靠近被保護(hù)的設(shè)備或管道。6.2.2 管道或設(shè)備上安全閥接管公稱直徑可大于安全閥入口直徑12級(jí)。6.2.3 增大入口管徑：安全閥入口管道的管徑必須大于或等于安全閥入口管徑，其連接大小頭盡量設(shè)在靠近安全閥的入口處。6.2.4 采用長(zhǎng)半徑彎頭（R1.5DN) 。6.2.5 考慮壓力脈動(dòng)的影響 （1） 由于安全閥入口不宜受脈動(dòng)壓力影響，在往復(fù)式壓縮機(jī)或往復(fù)泵出口處應(yīng)采用脈沖衰減器，但此時(shí)對(duì)管道內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)有一定的影響。若采用先導(dǎo)式安全閥，將脈沖衰減器加裝在導(dǎo)閥取壓管上時(shí)，介質(zhì)在管道內(nèi)的流動(dòng)不受影響。 （2） 管道上安裝的安全閥，應(yīng)位于壓力比較穩(wěn)定，距波動(dòng)源有一定距離的地方。見(jiàn)表6-1

39、-1所示。 表6-1-1 安全閥距波動(dòng)源的距離（APIRP520推薦值）壓力波動(dòng)源最小直管段直徑倍數(shù)調(diào)節(jié)閥或截止閥25D兩個(gè)彎頭不在同一平面上20D兩上彎頭在同一平面上15D一個(gè)彎頭或緩沖罐10D脈動(dòng)衷減器（流量孔板）10D6.3 安全閥出口管設(shè)計(jì) 安全閥出口管的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮背壓不超過(guò)安全閥定壓的一定值。對(duì)于彈簧式安全閥，普通型的背壓一般不宜超過(guò)安全閥定壓的10%，波紋管型（平衡型）的背壓不超過(guò)安全閥定壓的30%；對(duì)于先導(dǎo)式安全閥，其背壓不超過(guò)安全閥定壓的60%。具體數(shù)值應(yīng)查閱制造廠樣本，由工藝計(jì)算決定。 安全閥出口管道在安裝時(shí)，應(yīng)注意下列各點(diǎn)：6.3.1 非易燃易爆介質(zhì)的安全閥排放管向大氣排放

40、時(shí)，要注意其排出口不能朝向設(shè)備、平臺(tái)、梯子、電纜等，且在安全閥出口彎頭附近的低處開(kāi)610的小孔。6.3.2 易燃易爆氣體安全閥排放管排入大氣時(shí)，端部切成平口。使排出物直接向上高速排出，排放速度不小于150m/s，并應(yīng)遠(yuǎn)離平臺(tái)等有人之處，減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。這種方法近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用替代了管口切成45°斜口。此時(shí)，在安全閥出口彎頭附近的低處設(shè)置500mm左右小罐（加液位指示），當(dāng)液位升高到0.7罐徑時(shí)，將液體排至安全設(shè)施內(nèi)。6.3.3 安全閥向大氣排放的放空管管口高度應(yīng)符合下列要求： （1） 無(wú)毒、無(wú)危險(xiǎn)性氣體安全閥排放口應(yīng)高于以排放口為中心的7.5m半徑范圍內(nèi)的操作平臺(tái)、設(shè)備或地面

41、2.5m以上。 （2） 對(duì)有毒或易燃、易爆、有腐蝕性的介質(zhì)，排放口的排放高度應(yīng)符合石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范，GB50160-92和國(guó)家環(huán)保及衛(wèi)生規(guī)定。6.3.4 對(duì)石油化工裝置，大多數(shù)工藝介質(zhì)的安全閥排出口都是接至火炬總管上，并要求順流向45°斜接在泄壓總管的頂部，以免總管內(nèi)的凝液倒入支管，并可減少安全閥的背壓，但對(duì)干氣系統(tǒng)，不一定有要坡度。6.3.5 氣體泄壓系統(tǒng)排放管內(nèi)不應(yīng)有袋形積液處，安全閥的安裝高度應(yīng)高于泄壓系統(tǒng)。若安全閥出口低于泄壓總管或排出管需要抬高接入總管時(shí)，應(yīng)在低處易于接近處設(shè)置500mm左右小罐（加液位指示）當(dāng)液位升高到0.7罐徑時(shí)將液體排至安全設(shè)施，以免袋形管段積

42、液。6.3.6 泄壓管道使用閘閥時(shí)，閥桿應(yīng)水平安裝，不可朝上，以免閥桿和閥板的銷釘腐蝕松動(dòng)時(shí)，滑板下滑。6.3.7 對(duì)可能有液化烴類排入的泄壓管道，因介質(zhì)氣化而導(dǎo)致低溫的管道，應(yīng)考慮采用低溫鋼，并保溫和伴熱。6.3.8 對(duì)有可能蒸汽吹掃的泄壓管道，應(yīng)考慮由于蒸汽吹掃產(chǎn)生的熱膨脹。6.4 安全閥的反作用力 氣體或蒸汽由安全閥出口排入大氣時(shí)，在出口管中心線上產(chǎn)生與流向相反的作用稱為安全閥的反作用力。反作用力的計(jì)算詳見(jiàn)石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)，第一篇第十七章第四節(jié)，必要時(shí)可按此進(jìn)行設(shè)計(jì)。附錄一 安全閥出廠必須隨帶產(chǎn)品質(zhì)量證明書(shū)，并在產(chǎn)品上裝設(shè)牢固的金屬銘牌。 1、安全閥的質(zhì)量證明書(shū)應(yīng)包括下列

43、內(nèi)容： （1） 銘牌上的內(nèi)容； （2） 制造依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)； （3） 檢驗(yàn)報(bào)告； （4） 監(jiān)檢報(bào)告； （5） 其它特殊要求。 2、安全閥的金屬銘牌上應(yīng)載明下列內(nèi)容： （1） 制造單位名稱、制造許可證編號(hào)； （2） 型號(hào)、型式、規(guī)格； （3） 產(chǎn)品編號(hào)； （4） 公稱壓力，MPa； （5） 閥座喉徑，mm； （6） 排放系數(shù)（即流量系數(shù)）； （7） 適用介質(zhì)、溫度； （8） 檢驗(yàn)合格標(biāo)記、監(jiān)檢標(biāo)記； （9） 出廠年月。 以上摘自壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，1990第八章第131條。附錄二 國(guó)內(nèi)制造廠推薦的流量系數(shù)，KF（亦稱額定排量系數(shù)，Kdr） 下面是目前收集到的部分國(guó)內(nèi)制造廠提供的流量系數(shù)。 如果制造廠提供額定流量，可以按國(guó)標(biāo)安全閥的一般要求GB12241-89中有關(guān)部分的規(guī)定計(jì)算安全閥排量。閥 門 型 號(hào)公稱直徑DN額定排量系數(shù)上海閥門廠SFA-48TB64C1800.73SA48TH-100500