安全阀的设计及选型

安全阀的设计及选型名词术语压力泄压阀PressureReliefValve(PRV)安全阀SafetyValve泄放阀ReliefValve安全泄放阀SafetyReliefValve安全阀SafetyValve一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀能突然起座并全开适用于可压缩性流体（气体、气相或蒸汽）全开整定压力开高允许超压泄放阀ReliefValve一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀开高随超压的增加而成比例的增大通常用于不可压缩的流体（液体）全开整定压力开高允许超压安全泄放阀SafetyReliefValve即可用于蒸汽/气体介质又可用于液体介质,具有突开/调节双重动作特性。广义上的安全阀=安全阀+泄放阀+安全泄放阀理想的压力泄放阀在达到整定压力之前无泄漏只在整定压力下开启只泄放掉保护系统所需要的排量在泄放循环中性能稳定在整定压力下回座(启闭压差为零)被保护的系统PRV对压力泄放阀性能的实际要求在系统正常操作压力下保持密封当系统压力达到整定压力时开启在系统压力达到允许超压之前泄放掉额定排量当系统压力降到整定压力以下后，阀门回座复位，并保持密封压力相关的基本概念最大允许工作压力(MAWP)在设计温度下,设备或管道所允许承受的最大工作压力,该压力是根据容器受压元件的有效壁厚计算所得。整定压力SetPressure：安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的进口压力，也叫开启压力,设定压力。工作压力Operatingpressure:阀门正常工作状态的压力。排放压力Relievingpressure：整定压力加超过压力。超压Overpressure：超过安全阀整定压力的压力增量，通常用整定压力的百分比表示。回座压力ReseatingPressure：排放后阀瓣与阀座重新接触，即开启高度变为零时的进口压力。启闭压差Blowdown：整定压力与回座压力之差，通常用整定压力的百分数表示；而当整定压力小于0.3MPa时，用MPa表示。背压BackPressure：安全阀出口处的压力。附加背压Superimposedbackpressure：安全阀即将动作前在阀出口处存在的静压力，是由其他压力源在排放系统中引起的。排放背压Builtupbackpressure：由于介质通过安全阀流入排放系统，而在阀出口处形成的压力。冷态试验差压力ColdDifferentialTestPressure：安全阀在试验台上调整到开始开启时进口处的静压力，该压力包含了对背压和温度的修正值。与排量相关的基本术语理论排量：theroticaldischargecapacity：流道横截面积与安全阀流道面积相同的理想喷管的计算流量。额定排量Certifieddischargecapacity：实测排量中允许作为安全阀使用基准的那一部分，也就是理论排量乘以额定排量系数后得到的数值。需要排量Requiredcapacity:设计要求安全阀最低需要达到的排量。压力%1101009590MAWP允许超压典型的整定压力整定压力偏差典型的回座压力启闭压差,%整定泄漏实验压力背压入口Pb(背压)压力泄放阀出口的压力.排放背压Built-upbackpressure排放PRV打开介质流动入口被保护的系统附加背压（静背压）Superimposedbackpressure密闭的排放总管去火炬可能的压力源可能的压力源可能的压力源吹扫开高开高压力泄放阀开启后，阀瓣密封面离开关闭位置的实际行程．喉部面积压力泄放阀进口端至关闭件密封面之间流道的最小截面积．Area＝πD2/4。LIFTDN帘面积阀瓣在阀座上方升起时在其密封面间形成的圆柱形或圆锥型通道的面积．Area=πDL。排放面积压力泄放阀排放时流体通道的最小截面积处的喉部面积与帘面积之间的较小者．安全阀的演变普通型弹簧直接载荷PRV最初形态可调整的弹簧PF通过一个可调的弹簧来改变整定压力。遗憾的是，当阀座组件升起以打开阀门时，弹簧压缩量越大，产生的向下的力越大，又限制了阀门的开启。裙边PF增加受力面积•加速阀门开启•减少超压在阀座组件上增加一个裙边，给向上的入口压力提供一个大一些的作用面积。当阀门开始打开，改变了下游流体的方向，即推进了阀门开启加快，又减小了前泄（当压力趋近于整定压力时，阀座的泄漏）及超压。进一步改进为达到调节回座压力的作用,又增加了一个调节圈。调节圈、喷嘴、阀瓣夹持器构成了“蓄压腔”，“蓄压腔”内的力不仅决定升力，也对回座力起决定作用。低前泄高启闭压差高前泄低启闭压差启闭压差调节圈的位置P蓄压腔F最终形态弹簧阀盖阀体P1P2新因素背压为保护压力泄放阀不受诸如气候及粗鲁装卸的破坏，增加了阀体与阀盖。这又引出了一个新的需要考虑的因素——背压。普通型弹簧直接载荷PRVP1出口P2启闭压差调节环整定压力调整螺钉入口蓄压腔%开高(排量)10075502590100110%整定压力通常的弹簧直接载荷PRV典型的特性曲线背压对安全阀的影响改变设定压力减小泄放量安全阀在动作时容易发生频颤背压LiftvsBackPressure50%60%70%80%90%100%0%20%40%60%80%BackPressurein%ofSETPressure%RatedLiftConventionalSpringValve由普通式变换为平衡波纹管PRV波纹管式安全阀作用平衡背压隔离严重腐蚀和危险性介质50%60%70%80%90%100%0%20%40%60%80%BackPressurein%ofSETPressure%RatedLiftConventionalSpringValveBalancedSpringValveLiftvsBackPressure先导式安全阀—不受背压影响入口导阀导压管活塞密封不平衡移动副(活塞)导管出口弹性阀座P1P1P2阀座压紧力7550250100100755025弹簧直接载荷PRV先导式PRV%阀座压紧力%整定压力标准规范ASMEIASMEVIIIAPIASMEI动力锅炉安全阀超压：3%ASMEVIII压力容器(MAWP1.03barg)ASMEVIII对于安全阀超压的规定MAWP(MAX.SET)单安全阀，设计工况为非火灾工况110100多安全阀，设计工况为非火灾工况MULTIPLEVALVESMAWP1161051002ND1ST单安全阀，设计工况为火灾工况MAWP12110021%多安全阀，设计工况为火灾工况第一个安全阀121MAWP100110第二个安全阀APIAPI520PartI:Sizing,SelectionPartII:InstallationAPI521CauseofOverpressureAPI526DimensionAPI527Seatleakagetesting安全阀最小泄放面积计算排放介质为气体/蒸汽1.根据背压判断排放介质的流型气体的临界流压力公式当安全阀的背压小于等于临界流压力时，流体为临界流动，否则为亚临界流动。对于临界流的气体，安全阀的最小泄放面积为MKKPCKTZWAcbd1316.1符号AP1WZCKdKbKcTM含义最小泄放面积安全阀泄放压力即为设定压力+超压+当地大气压所需泄放量（质量流量）压缩因子由绝热指数确定的气体常数(如果不能确定,建议值为315)泄放系数*背压修正系数安全阀与爆破片组合使用时的修正系数泄放温度分子量对于亚临界流的气体，安全阀的最小泄放面积为)(9.172112PPMPZTKKFWAcd)(9.17211PPMPKFKTZWACd排放介质为液体VL：体积流量L/minG：液体比重Kw：背压修正系数，当安全阀为全启式或先导式，或安全阀出口与大气直连时，其值为1，平衡波纹管式安全阀的背压修正系数由API520附表查得KV：粘度修正系数，由API520附表查得2178.11PPKKKKGVAVCWdL在安全阀计算中API与ASME的区别泄放系数Kd的取值不同对于气相排放API520-Kd=0.975ASME-选取的是具体安全阀的实测值安全阀计算举例计算软件PSVPLUS安全阀数据表填写