安全阀的选用和计算规定

工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第1页61.概述1.1安全阀的功能安全阀是靠入口介质静压驱动，在出现工况不正常或事故时开启，排出一定数量介质，以防止被保护设备或系统内的压力超过预定的安全值。当压力恢复接近正常后，安全阀自行关闭，阻止介质继续流出。1.2安全阀分类可按以下三种方法分类:1.2.1按国家标准《安全阀的一般要求，GB12241-89》分类A、直接荷载式一种直接用机械载荷加重锤、弹簧等克服阀瓣下介质压力所产生作用力的安全阀；B、带动力辅助装置式系一专用安全阀类型，在阀杆处加一个动力辅助装置，如果需要，可在低于正常开启压力下开启，不适用于炼厂；C、带补充载荷式该安全阀系一专用类型，在阀杆处加一向下外力，在达到开启压力前，始终保持有一增强密封的附加力，不适用于炼厂；D、先导式先导式是由一个导阀排出的介质来控制主阀开启的安全阀，有活塞式和隔膜式两种基本类型。活塞式由装浮动活塞的主阀和一个导阀构成，活塞的顶部有效面积大于底部有效面积。当主阀关闭时，底部承受系统的压力，其顶部有一气室，通过导管与入口系统相通，顶部同样受系统的压力。由于顶部面积较底部大，因而主阀被紧紧地压在阀座上。系统压力升高到定压时，导阀开启，将顶部气室介质排出，压力降低，当主阀底部压力能克服顶部压力时，主阀开启，工艺介质流过主阀排至泄压系统或大气。系统压力降低到接近正常操作压力时，导阀关闭，气室压力上升，从而关闭主阀。膈膜式与活塞式的机能相似，只是活塞用柔性隔膜和阀盘组成的整体所取代。在定压下，隔膜顶部放空，主阀开启，压力恢复到接近正常状态时，隔膜重新充压，主阀关闭。先导式安全阀可用于各种工况，但由于其价格过高，一般宜用于背压超过30%定压和腐蚀性介质或易堵塞阀孔的介质等工况。1.2.2按阀片开启高分类工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第2页6A、全启式h≥1/4doh—开启高度，cm;do—喷嘴直径，cm。全启式安全阀泄放量大，在相同的泄放面积条件下，全启式的泄放量为微启式泄放量的许多倍。由于全启式与微启式的性能不同，按全启式方法计算出的泄放面积不可用相同的微启式泄放面积代用。全启式安全阀一般用于排放介质为气体的条件下，当到达开启压力时瞬时全启。B、微启式1/4doh≥1/40do微启式安全阀一般用于排放介质为液体的条件下，当到达开启压力时，开始开启，并随压力的升高而继续开大。介质为气体时，一般选用全启式。介质为液体时，可以选用微启式，也可选用全启式。介质为液体选用全启式安全阀时，它的动作性能则变为微启式，其喷嘴内径应按微启式计算（见式4-1-3B）。1.2.3按结构不同分类A、封闭和不封闭弹簧式易燃易爆和有毒介质应选用封闭式，蒸汽、空气和惰性气体可选用不封闭式；B、带扳手和不带扳手扳手的作用主要是检查阀瓣的灵活程度，有时也可用作紧急泄压；C、带散热片和不带散热片介质温度大于300℃时应选用带散热片式；D、平衡式和非平衡式普通型安全阀一般为非平衡式，其弹簧校正压力受背压影响，即弹簧压力应校正为定压Ps减去背压P2之值。平衡式有两种基本类型——活塞式和波纹管式，国内生产波纹管式。波纹管能防止背压变化所产生的不平衡力，因而弹簧力所平衡的压力值即为定压值。波纹管还能将导向套、弹簧和其它顶部工作部件与通过的介质隔开。1.2.4按平衡内压的方式分为弹簧式、杠杆式和先导式。1.3安全阀结构安全阀的典型结构见下面图1-3-1～7工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第3页6图1-3-1弹簧封闭全启式图1-3-2弹簧封闭带扳手全启式图1-3-3弹簧封闭微启式图1-3-4弹簧封闭带扳手微启式图1-3-5波纹管式图1-3-6先导式（I）图1-3-7先导式（II）工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第4页6图1-3-1弹簧封闭全启式安全阀图1-3-2弹簧封闭带扳手全启式安全阀1-保护罩；2-调整螺杆；3-阀杆；4-弹簧注：各部件名称同图1-3-15-阀盖；6-导向套；7、阀瓣；8-反冲盘；9-调节阀；10-阀体；11-阀座图1-3-3弹簧封闭微启式安全阀图1-3-4弹簧封闭带扳手微启式安全阀1-保护罩；2-调整螺杆；3-阀杆；4-弹簧注：图中各部件名称同图1-3-35-阀盖；6-导向套；7、阀瓣；8-衬套；9-调节阀；10-阀体工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第5页6图1-3-5波纹管安全阀图1-3-6先导式安全阀（I）图1-3-7先导式安全阀（II）工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第6页61.4操作参数1.4.1最高操作压力P（表）设备运行期间可能达到的最高压力，一般应按不同工艺过程确定。1.4.2设备设计压力PD（表）在一般条件下，设备的设计压力应按下列要求确定：当P≤1.8MPa（表）时，PD=P+0.18当1.8P≤4MPa（表）时，PD=1.1P当4P≤8MPa（表）时，PD=P+0.4当P8MPa（表）时，PD=1.05P1.4.3安全阀定压Ps（表）系安全阀开启压力，定压Ps必需等于或稍小于设备的设计压力PD（表）。1.4.4积聚压力Pa（表）安全阀排放介质过程中，允许压力增加超过设备的设计压力的数值，可按表1-4-1选取表1-4-1定压和积聚压极限单阀多阀项目定压，%*积大积聚压，%*定压，%*最大积聚压，%*非着火：第一阀1001010016另一个或多个阀--10516着火：第一个阀1002010020另一个或多个阀--10520辅助阀--11020*对设计压力的百分数。1.4.5容许过压Ph（表）容许压力增加超过定压的数值，如果定压等于设计压力，则过压等于积聚压。如果定压小于设计压力，过压为积聚压力+设计压力与定压的差值，即：Ph=Pa+PD-Ps1.4.6最高泄放压力Pm（绝）安全阀达到最大泄放能力时的压力，即定压加上容过压+0.1。当定压等于设计压力时Pm=Ps+Pa+0.1=PD+Pa+0.1工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第7页6当定压小于设计压力时Pm=Ps+Ph+0.1=PD+Pa+0.1式中Ps、Pa、Ph—定压、积聚压力、过压，MPa（表）Pm—最高泄放压力，MPa（绝）1.4.7背压P2（安全阀出口压力）背压是由于排放系统有压力而存在于安全阀出口的压力，它是迭加背压和积聚背压的总和，积聚背压是在安全阀开启后，由于介质流动所增加的压力，迭加背压是在安全阀开启后存在于其出口的静压，它是由其它原因在排放系统中产生的压力。1.4.8回座压力它是安全阀的定压与关闭压力的差值，以定压的百分数或压力单位表示。回座压力必须小于定压并大于操作压力。1.4.9安全阀的压力等级关系（即容器设计压力，安全阀容许积聚压、定压、过压）见图1-4-1。图1-4-1安全阀的压力等级关系工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第8页6注：1、与ASME锅炉压力容器规程和《压力容器安全技术监察规程，1990》基本一致；2、所示压力条件是安装在容器的安全阀条件；3、操作压力可高于或低于90%；4、回座和压差应参照ASME规程有关章节。1.4.10确定单阀、多阀泄放压力示例见表1-4-2。表1-4-2确定单阀、多阀泄放压力示例（操作事故）项目数值单阀多阀工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第9页6容器设计压力，MPa(表)(多阀的第一个阀)1010最大积聚压,MPa(表)11.6阀定压,MPa(表)910容许过压,MPa21.6泄放压力,MPa(绝)11.111.7容器设计压力，MPa(多阀的第一个阀)1010最大积聚压,MPa11.6阀定压,MPa1010.5容许过压,MPa11.1泄放压力,MPa11.111.71.4.11温度按工艺操作温度考虑。2安全阀设置原则2.1属于下列情况之一的容器和设备必须设置安全阀（或爆破片）。2.1.1在生产过程中，由于火灾、物料的化学反应、动力故障或操作故障等原因，可能导致容器或设备的内压超过设计压力；2.1.2顶部操作压力大于0.07MPa的压力容器；2.1.3顶部操作压力大于0.03MPa的蒸馏塔、蒸发塔和汽提塔（汽提塔顶部蒸汽通入另一蒸馏塔者除外）；2.1.4往复式压缩机各段出口或电动往复丞、齿轮泵、螺杆泵等容积式泵的出口（本身已有安全阀者除外）；2.1.5凡与鼓风机、离心式压缩机、离心泵或蒸汽往复泵出口连接的设备不能承受其最高压力时，上述机泵的出口阀后；2.1.6可燃的气体或液体受热膨胀可能超过设计压力的设备；2.1.7由几个容器组成的一个压力系统但中间设有隔断阀时，应视为几个独立的容器，每个容器均应按上述要求设置安全阀。工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第10页62.1.8减压阀后，且减压阀后的设备或管道不能承受减压阀前的压力时。2.2属于下列情况之一的容器或设备不需设置安全阀。2.2.1加热炉炉管；2.2.2离心泵出口（连接的设备不能承受其最高出口压力者除外）；2.2.3对于设计压力不低于压力来源，且不因介质化学反应或受热而使其压力超高的容器；2.2.4由几个容器组成的一个压力系统且中间不设隔断阀时，可只按一个压力系统考虑，如在前端设置安全阀，后面的容器可不设安全阀。2.3有可能被介质堵塞或腐蚀的安全阀，应在其入口前设爆破片或在其出入口管道上采取吹扫、加热或保温等防堵措施。2.4有突然超压或发生瞬时分解爆炸危险介质的反应设备，如安全阀不能满足要求时，应设置爆破片或爆破片和导管。2.5因介质爆聚、分解造成超温超压可能引起爆炸的反应设备，应设报警信号和泄压排放设施，以及自动或手动遥控的紧急切断进料的设施。3泄放量的确定在计算安全阀时，应先确定工艺所要求的泄放量。导致设备超压的原因：一是操作故障，二是火灾。确定安全阀的泄放量时，应根据工艺过程的具体情况并按可能发生危险情况中的最大一种考虑，但不应机械地将各种不利情况考虑在同一时间发生。3.1操作故障时的泄放量在一般情况下，可参考表3-1-1所列基准确定，此表取自APIRP520（第五版，1990）。如果掌握同类装置的最大实际泄放量，则可按该值确定泄放量。表3-1-1几种选定条件泄放量基准序号条件液体泄放气体泄放1容器出口关闭最大液体进入量进入的蒸气和水蒸汽总量，加泄放条件下产生的蒸气量2冷凝器供水中断--在泄放条件下，冷凝器的总凝汽量工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第11页63塔顶回流中断--进入的蒸气和水蒸汽总量，加泄放条件下产生的蒸气量，减侧线回流冷凝的蒸气量4侧线回流中断--进入和离开该侧线部位的蒸气差值5吸收塔贫油中断--通常不用6不凝气积聚--在塔中与序号2的结果相同，在其它容器内，与序号1的结果相同7高挥发性物质进入：水进入热油中轻质烃进入热油中--对于塔，通常难以预见对于换热器，采用两倍于一根管子截面积破裂导致挥发性物质进入时所产生的蒸气量8储罐或缓冲罐溢出最大液体进入量--9自动控制故障必须逐个对各种情况做分析10不正常的热量或蒸汽输入--估计最大蒸气产生量，包括过热产生的不凝气11换热器管子破裂--从两倍于一根管子的截面积进入蒸气或水蒸汽，与序号7的结果相同12内部爆炸--用常规泄压装置不能控制，但应避免对外界影响13化学反应--按正常和失控两种条件估计的蒸气产量续上表序号条件液体泄放气体泄放14液体水力膨胀见3.315外部明火见3.516动力中断（水蒸汽、电源、或其它）要研究装置以确定动力中断的影响，按可能发生的最坏情况确定泄放量工程设计标准安全阀的选用和计算规定标准号：BA2-3-8-95共32页第12页6分馏塔--所有泵都有可能停运，回流液和冷却水中断反应器--要考虑搅拌或搅动；急冷和抑制；液流中断；按反应失控产生的蒸汽量考虑空冷器--风扇失灵，按正常和事