安全阀计算及选型+

7、安全阀计算及选型17安全阀计算及选型目录1.0编制目的2.0适用范围3.0相关规范及参考资料4.0基本概念5.0安全阀选型6.0安全阀计算7.0计算举例附录A计算书封面1页附录B安全阀代号及主要参数4页（一）安全阀型号编制方法（二）国产安全阀流道直径及流道面积（三）上阀牌安全阀整定压力分级表（四）上阀牌（常规）安全阀系列附录C常用隔热材料及其制品的性能指标1页附录D液化气临界参数及在不同温度下饱和蒸汽压4页表3-1常用烃类临界温度和临界压力表3-2主要液化石油气各组分在0℃以下饱和蒸汽压表3-3液化气在0℃以上饱和蒸汽压附录E气体特性系数及部分物性2页附录F上阀牌安全阀结构参数12页7、安全阀计算及选型21.0编制目的统一安全阀计算方法及选型原则。2.0适用范围适用于本公司石油化工中小项目设计中，与工艺和公用工程介质相关的设备或管道上的安全阀。3.0相关规范及参考资料3.1规范(1)《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92（1999年版），第四章第四节。(2)《石油和天然气工程设计防火规范》GB50183-2004，第6.8节。(3)《石油化工储运系统罐区设计规范》SH3007-1999，第3.1.4节。(4)《液化烃球形储罐安全设计规范》SH3136-2003，第6.2节。(5)《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局，1999[154]号，附件五。(6)《钢制压力容器》GB150-1998，附录B。(7)《安全阀安全技术监察规程》TSGZF001-2006，质量检验检疫总局。(8)《弹簧直接载荷式安全阀》GB12243。3.2参考资料(1)《化工安全设计》崔克清等人编著，化学工业出版社，2004.5，第一版(2)《安全阀》周震主编，中国标准出版社，2003.7，第一版(3)石油化工装置工艺管道安装设计手册第一篇设计与计算（修订本），中国石化出版社，1997.4，第一版第二次印刷，第九章第一节。(4)化工工艺设计手册第三版下册，化学工业出版社，第24章11节。(5)石化工艺及系统设计实用技术问答章日让编著，中石化出版社，2000.6(6)安全阀样本3.3使用说明(1)安全阀在工艺流程中设置条件、个数、是否与爆破板串联、串/并联时开启压力（爆破压力）间关系、工艺计算方法等，以现行规范为准。(2)有关基本概念、安全阀种类结构、选型等，主要查阅参考资料。应特别指出，规范(3)、(4)中规定，可燃液体、液化烃介质卧式和球形储罐，应设全启式双（并联）安全阀。4.0节中大部分术语取自规范((7)。7、安全阀计算及选型34.0基本概念4.1名称术语(1)安全阀一种自动启闭阀门，它不借助任何外力而是利用工作介质本身的作用力，排出额定数量流体，以防止被保护系统内压力超过额定安全值。当压力恢复正常后，阀门关闭并阻止介质继续流出。(2)直接载荷（作用）式安全阀仅靠直接的机械加载装置如重锤、杠杆加重锤或弹簧克服由阀瓣下介质压力所产生作用力的安全阀。(3)平衡式（背压平衡式）安全阀采用某些元件，把安全阀出口压力（背压）对动作特性（如整定压力、回座压力、排量）的影响降低到最小限度的安全阀，如波纹管式安全阀。(4)先导式（导阀式）安全阀依靠从导阀排出介质驱动或控制的安全阀，导阀本身应是直接载荷式（辅助）阀。(5)带动力辅助装置的安全阀借助一个动力装置（如气压、液压、电磁），可以在压力低于正常整定压力时开启的安全阀。(6)安全阀分类A、按作用原理a.直接载荷式如重锤式、弹簧式、波纹管式b.非直接载荷式如导阀式、带动力辅助装置式B、按阀瓣开启高度a.全启式升程h≥041d（喉径）b.微启式h≥（201或401）0dC、按有无（背压）平衡a.平衡式如波纹管式、导阀式b.非平衡式常规弹簧式安全阀D、按结构a.阀帽是否封闭全封闭式、不封闭式b.是否带扳手带扳手式、不带扳手式c.是否带散热片或夹套带、不带(7)整定压力（定压，开启压力）安全阀在线运行条件下，开始开启时的预定压力，是在安全阀进口处测得的表压力。在该压力下，在规定的运行条件下由介质压力产生的使阀门开启的作用力，同使阀瓣保持在阀座上的作用力相平衡。(8)排放（泄放）压力阀瓣开始开启后，阀瓣开启高度达到最大升程时的阀入口处压力，其数值等于整定压力与超过压力（积聚压力）之和。7、安全阀计算及选型4(9)超过压力超过安全阀整定压力的增量，通常用整定压力的百分数表示。(10)额定排放压力有关标准或规范规定的排放压力上限值。(11)回座压力安全阀排放后其阀瓣重新与阀座接触，即开启高度为零时的进口静压力，通常以整定压力的百分数表示。(12)启闭压差整定压力与回座压力之差。通常以整定压力的百分数表示；当整定压力小于0.3MPa时，则以MPa为单位表示。(13)背压力（背压）安全阀排放出口处压力，数值等于排放背压力（动背压、积聚背压）与附加背压（静背压、叠加背压）之和。(14)排放背压力由于介质流动经安全阀及阀后排放系统而在阀出口处形成的压力。(15)附加背压力安全阀即将动作（开启）前，在其出口处存在的静压力，是由大气压或其他压力源在排放系统中引起的。(16)密封试验压力进行密封试验时的进口压力，在该压力下测量通过阀瓣与阀座密封面间的泄漏率。(17)阀瓣开启高度（升程）阀瓣升起离开关闭位置的位移。(18)流道面积（又称泄放面积、喷咀面积）阀进口端至关闭件的密封面间流道最小横截面积，用以计算无任何阻力影响时的理论排量。对于全启式安全阀，其流道面积对应其喉径处截面积。(19)流道直径（喉径）对应于流道面积的直径。(20)帘面积（环隙面积）微启式安全阀当阀瓣在阀座上方升启时，在其密封面之间形成的圆柱面形或者圆锥面形的流通面积。(21)实际泄放面积选定安全阀的最小流道面积，又称选定喷咀面积，它对应于实际泄放量。实际泄放面积应大于有效泄放面积。(22)有效泄放面积（计算喷咀面积）用公式图表计算出的泄放面积，即需要最小泄放面积。(23)理论排（放）量流道面积与安全阀流道面积相等的理想喷管（咀）的计算排量，以质量或容积流率表示。(24)实际排（放）量当进口压力为额定排量压力时，由试验测定的实际通过安全阀排量。(25)排量系数实际排量与理论排量之比。(26)额定排量系数排量系数与减低系数（取0.9）的乘积。7、安全阀计算及选型5(27)额定排量实际排量中允许作为安全阀应用基准的那一部分，其数值可取以下三者之一：A、实际排量乘以减低系数（取0.9）；B、理论排量乘以排量系数，再乘以减低系数（取0.9）；C、理论排量乘以额定排量系数。(28)提升装置（扳手）为手动开启安全阀的装置，它利用外力（人扳动）来降低使安全阀保持关闭的弹簧载荷。(29)频跳安全阀阀瓣快速异常地来回运动，运动中阀瓣接触阀座。(30)颤振安全阀阀瓣快速异常地来回运动，运动中阀瓣不接触阀座。(31)卡阻安全阀阀瓣在开启或关闭中产生的卡涩现象。(32)容器最大工作压力容器在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最大压力，大于正常操作压力（流程模拟计算值）。(33)容器设计压力设计中指定的容器顶部的最高压力，与相应设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于安全阀整定压力。(34)容器最大允许工作压力指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。该压力是根据容器各部分壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。该压力数值上不低于安全阀（全开时）的排放压力，即整定压力与超过压力之和。4.2与安全阀相关各种压力间关系（见下示意图）符号含义：PMW—容器最大允许工作压力，MPaPD—容器设计压力，MPa；TD—容器设计温度，℃PW—容器最大工作压力，MPaP0—容器正常操作压力，MPaPS—安全阀整定压力，MPaPd—安全阀排放压力，MPaA；Pd＝αPS+0.1α—超过压力系数，α＞1。α取值如下：对压力容器：非受火工况1.1；受火工况1.2；饱和水蒸汽1.03Psf—安全阀密封压力，MPaPh—回座压力，MPaPB—背压力，MPa7、安全阀计算及选型6设备专业以PMW校核容器PMW容器最大允许工作压力PMW≥Pd有效壁厚Pd安全阀排放压力以PD/TD计算容PD容器设计压力PD≥PS器壁厚PS安全阀整定压力（＊）Psf安全阀密封压力Ph安全阀回座压力Ph＝(0.93~0.97)PSPW容器最大工作压力PW＝PO+最大波动压PO容器正常操作压力普通弹簧式PB≤0.1PSPB安全阀背压力波纹管式PB≤0.3PS导阀式PB≤0.6PS△Pi容器出口至安全阀入口压降，△Pi≤0.03PS注＊(1)受火工况辅助安全阀整定压力按其主阀PS的1.05倍。(2)PS取值：PW≤1.8MPa，PS＝PW+0.18；1.8＜PW≤4MPa，PS＝1.1PW；4＜PW≤8MPa，PS＝PW+0.4；PW＞8MPa，PS＝1.05PW；对于常温液化气取50℃饱和蒸汽压。5.0安全阀选型5.1安全阀类型代号及主要参数参见附录B安全阀代号及主要参数5.2选型要点[取自参考资料(3)](1)排放可压缩流体如气体、蒸汽时，应选全启式安全阀。(2)排放不可压缩流体如水、油、有机液体等，可选用微启或全启安全阀；对液化烃类储罐，应选全启式安全阀。(3)排放水蒸汽、空气、氮气时，可选带扳手安全阀，以便用扳手在低于设定压力时紧急排放，及检查阀瓣灵活程度。(4)全封闭式弹簧安全阀或不封闭式弹簧安全阀的使用温度分别超过235或300℃时，应选用带散热片式安全阀；介质温度降低发生凝固或析出固体时，选带夹套式。(5)排放介质允许泄露至大气时，选用不封闭式安全阀；不允许泄露至大气的介质如易燃易爆、有毒流体，应选全封闭式安全阀。7、安全阀计算及选型7(6)排放有强腐蚀、极度危害、剧毒介质，选用波纹管式安全阀。(7)安全阀（总）背压与其整定压力之比（%）≤10≤30≤60选用安全阀类型常规弹簧式（波纹管）平衡式先导式(8)用于液体膨胀排放时，对不燃、无毒介质，可采用螺纹连接式，一般入/出DN20/25；其余用途均采用法兰式连接。(9)安全阀公称压力等级应不低于相连设备接管法兰的压力—温度等级。(10)安全阀阀体材质应不低于相连设备或管道材质；石化项目中不用灰铸铁材质；当为腐蚀介质或含有敏感性杂质时，应避开应力破裂腐蚀的环境组合（参见《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059-2001中附录E），尤其是奥氏体不锈钢材质，易引起应力腐蚀破裂的介质环境组合较多。(11)与安全阀入口相连的设备管口，其公称直径不应小于安全阀入口公称直径；与安全阀出口直接相连的配管，其公称直径不应小于安全阀出口公称直径。(12)特别指出，尽量少用或不用微启式安全阀，因样本中一般无开启高度，无法检验泄放面积。6.0安全阀计算安全阀计算方法以前述规范（5）中的附录五为主，因其为规范（3）和（4）中指定的计算方法。6.1压力容器安全泄放量（1）压缩气体或水蒸汽压力容器Ws=2.83×10-3ρνd2kg/h（6.1-1）式中：Ws—压力容器的安全泄放量，kg/h；d—压力容器进口管内径，mm；ν—压力容器进口管内气体流速，m/s；ρ—容器进口压力、温度下气体密度，kg/m3。本文注：2.83×10-3=0.785×3600/(1000)2。（2）液化气体压力容器的安全泄放量（液化气即液化烃定义见GB50160）A．介质为易燃液化气或位于有可能发生火灾环境下工作的非易燃液化气a．无绝热材料保温层的压力容器WS=qFAr82.051055.2kg/h（6.1-2）7、安全阀计算及选型8b．有完善的绝热材料保温层的液化气压力容器WS=qAtr82.0)650(61.2kg/h（6.1-3）式（6.1-2）、（6.1-3）中：Ws—压力容器安全泄放量，kg/h；q—在泄放压力下液化气体的汽化潜热，KJ/kg；F—压力容器表面积折减系数，0＜F≤1.00.3压力容器装在地面以下，并用沙土覆盖；F=1.0压力容器在地面以上安装；0.6当容器设置大于10L/（m2·min）水喷淋。λ—常温下绝热材料层导热系数，KJ/（m·h·℃）[注]1w/(m·℃)