安全閥計(jì)算、選型與設(shè)置規(guī)定

安全閥計(jì)算、選型與設(shè)置規(guī)定 
 
1  總則 1.1 目的 
在石油化工生產(chǎn)過程中，為了防止由于生產(chǎn)事故等造成生產(chǎn)系統(tǒng)壓力超過設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)壓力而發(fā)生爆炸事故，應(yīng)在設(shè)備或管道上設(shè)置安全閥。 
    安全閥為一種自動(dòng)閥門。它不借助任何外力，而是利用介質(zhì)本身的力來排出額定數(shù)量的流體，以防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過預(yù)定的安全值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，閥門再行關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。 
在工藝和工藝系統(tǒng)專業(yè)的設(shè)計(jì)中，安全閥的設(shè)計(jì)內(nèi)容，主要指安全閥的排放量計(jì)算和安全閥的設(shè)置兩個(gè)方面。按照慣例安全閥的噴嘴面積的計(jì)算和選型是由制造商來完成的，所以有關(guān)這方面的內(nèi)容列入附錄中。 1.2  適用范圍 
本規(guī)定僅適用于石油化工裝置及系統(tǒng)的安全閥選用設(shè)計(jì)。不適用于其它行業(yè)。 對(duì)于安全閥的描述在上多遵循美國(guó)的ASME標(biāo)準(zhǔn)，在該標(biāo)準(zhǔn)中“安全閥”指僅用于蒸汽或氣體工況的泄壓設(shè)施，而用“安全泄壓閥”表示包含安全閥、泄壓閥、安全泄壓閥在內(nèi)的全部泄壓設(shè)施。由于歷史的原因，在我國(guó)是用“安全閥”代表了ASME的安全泄壓閥的含義。本規(guī)定仍按現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來命名，以安全閥代表ASME的安全泄壓閥的全部含義，不再區(qū)分安全閥、泄壓閥、安全泄壓閥。 
 術(shù)語(yǔ)、符號(hào) 
2.1 安全閥幾何尺寸特性 
2.1.1實(shí)際排放面積（排放面積）(The actual discharge area) 實(shí)際排放面積是實(shí)際測(cè)定的決定閥門流量的zui小凈面積。對(duì)微啟式安全閥即為簾面積；對(duì)全啟式安全閥即為噴嘴面積。 2.1.2簾面積(The curtain area) 簾面積是當(dāng)閥瓣在閥座上升起時(shí)，在其密封面之間形成的圓柱形或圓錐形通道的面積。 
2.1.3噴嘴面積(The nozzle area) 也稱噴嘴喉部面積，是指噴嘴的zui小橫截面積。 2.1.4入口尺寸(The inlet size) 除特別說明外，均指安全閥進(jìn)口的公稱管道尺寸。 2.1.5出口尺寸(The outlet size) 除特別說明外，均指安全閥出口的公稱管道尺寸。 2.1.6開啟高度(lift) 是當(dāng)安全閥排放時(shí)，閥瓣離開關(guān)閉位置的實(shí)際升程。 

2 

2.2 安全閥的動(dòng)作特性 
2.2.1操作壓力P (MPa.G) (The operating pressure)：設(shè)備及管道在正常工作運(yùn)行期間經(jīng)常承受的壓力； 
2.2.2 zui大操作壓力Pm(MPa.G)（The maximum operating pressure）：設(shè)備及管道在運(yùn)行期間可能達(dá)到的zui大工作壓力； 
2.2.3背壓力(The back pressure) Pb(MPa.G) 安全閥出口處壓力，它是附加背壓力和排放背壓力的總和； 
2.2.4整定壓力(The set pressure) Ps(MPa.G)（也稱開啟壓力opening pressure，簡(jiǎn)稱定壓） 安全閥閥瓣在運(yùn)行條件下開始升起的進(jìn)口壓力，在該壓力下，開始有可測(cè)量的開啟高度，介質(zhì)呈由視覺或聽覺感知的連續(xù)排放狀態(tài)； 
2.2.5排放壓力(The relieving pressure) (也稱泄放壓力) Pd(MPa.G ) 閥瓣達(dá)到規(guī)定開啟高度的進(jìn)口壓力； 
2.2.6回座壓力(reseating pressure) 排放后閥瓣重新與閥座接觸，即開啟高度變?yōu)榱銜r(shí)的進(jìn)口壓力。 
2.2.7超過壓力△Po (overpressure) (也稱允許過壓)  安全閥出口壓力超過整定壓力的數(shù)值，通常用整定壓力的百分?jǐn)?shù)來表示。如果整定壓力等于設(shè)備設(shè)計(jì)壓力，則超過壓力等于積聚壓力；如果整定壓力小于設(shè)計(jì)壓力，超過壓力等于積聚壓力加上設(shè)計(jì)壓力與定壓的差值。 
2.2.8啟閉壓差(blowndown pressure) 整定壓力與回座壓力之差，通常用整定壓力的百分?jǐn)?shù)來表示。 
2.2.9排放背壓力(built-up back pressure) Pbd(MPa.G ) (也稱“積聚背壓”或“動(dòng)背壓”)  由于介質(zhì)通過安全閥流入排放系統(tǒng)，而在閥出口處形成的壓力； 
2.2.10附加背壓力(superimposed back pressure) Pbs(MPa.G ) (也稱“疊加背壓”或“靜背壓”)；   安全閥動(dòng)作前，在閥出口處存在的壓力，它是由其它壓力源在排放系統(tǒng)中引起的。 2.2.11冷態(tài)試驗(yàn)壓力(cold differential test pressure) 是安全閥在試驗(yàn)臺(tái)上調(diào)整到開啟時(shí)的進(jìn)口靜壓力。這個(gè)試驗(yàn)壓力包含了對(duì)于背壓和溫度等工作條件的修正。 
2.2.12積聚壓力(accumulation pressure) Pa (MPa,G) 在安全閥排放期間，安全閥的入口壓力超出容器的設(shè)計(jì)壓力的增值。以壓力的百分?jǐn)?shù)表示，叫做積聚壓力。 
2.2.13 排放溫度t，℃ 指排放壓力下安全閥上游介質(zhì)的溫度。若介質(zhì)無(wú)相變可按工藝操作溫度確定；液化氣容器火災(zāi)時(shí)介質(zhì)的排放溫度，是指安全閥上游在排放壓力下介質(zhì)的飽和

3 溫度

2.2.14 設(shè)計(jì)壓力（表壓）（The design gauge pressure）指設(shè)備或管道的設(shè)計(jì)壓力，在滿足全部操作條件下的溫度和壓力的zui小壓力值。也是用來決定容器各部分的zui小允許壁厚或機(jī)械性能的壓力值。  
2.3 安全閥校驗(yàn) 
2.3.1附加配件：在本規(guī)定中專指為安全閥校驗(yàn)?zāi)康亩谄涔苈飞纤渲玫墓潭?，如爆破片、閥門、管道、管件和壓力表等。 
2.3.2在線校驗(yàn)：指利用安全閥管路上的附加配件，校驗(yàn)人員使用合適的器具，在安全閥不拆卸下來和生產(chǎn)裝置不停工的情況下，在原處進(jìn)行安全閥校驗(yàn)和壓力整定。 2.3.3離線校驗(yàn)：指把安全閥拆卸下來，搬運(yùn)到專門從事安全閥校驗(yàn)的場(chǎng)所，進(jìn)行安全閥校驗(yàn)和壓力整定。 
2.3.4快速切換裝置：指安裝在雙安全閥下，可快速改變安全閥的在用與備用關(guān)系的裝置。 2.3.5頻跳：安全閥閥瓣迅速異常地來回運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中閥瓣接觸閥座。 2.3.6顫振：安全閥閥瓣迅速異常地來回運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中閥瓣不接觸閥座。 
2.3.7鉛封：由的專業(yè)人員用工具把安全閥的閥帽鎖住，或者把截?cái)嚅y的手輪按設(shè)計(jì)要求鎖住，不經(jīng)允許均不能啟封的完整活動(dòng)。  
3 安全閥的分類 
安全閥有好幾種分類方法，如按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分類、按結(jié)構(gòu)分類、按動(dòng)作原理分類和按閥瓣開啟高度分類等。但在石油化工裝置中常用的安全閥只有以下幾種： 
3.1先導(dǎo)式安全閥：一種依靠從導(dǎo)閥排出介質(zhì)來驅(qū)動(dòng)或控制的安全閥，該導(dǎo)閥本身應(yīng)是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的直接載荷式安全閥。 
3.2平衡波紋管式安全閥：平衡波紋管式安全閥是平衡式安全閥的一種。它借助于在閥瓣和閥蓋間安裝波紋管的方法，將普通式安全閥的背壓影響降低到zui少。 3.3 通用式安全閥（彈簧直接載荷式安全閥） 
3.3.1全啟式安全閥：閥瓣可以自動(dòng)開啟，其實(shí)際排放面積不決定于閥瓣的位置。一般用于排放介質(zhì)為氣體的條件下。 
3.3.2微啟式安全閥：閥瓣可以自動(dòng)開啟，其實(shí)際排放面積取決于閥瓣的位置。一般用于排放介質(zhì)為液體的條件下。 

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3.4封閉彈簧式安全閥：指安全閥彈簧罩（閥蓋）是封閉的，彈簧不與大氣接觸。 3.5不封閉彈簧式安全閥：指安全閥彈簧罩（閥蓋）不封閉，彈簧可與大氣接觸。  
4 安全閥的設(shè)計(jì)程序 
對(duì)石油化工裝置而言，安全閥的設(shè)計(jì)是在工藝系統(tǒng)專業(yè)，進(jìn)行PID圖的設(shè)計(jì)過程中完成的。其設(shè)計(jì)程序一般應(yīng)包括以下幾個(gè)步驟： 
4.1 根據(jù)8.1中安全閥設(shè)置原則，確定需要安裝安全閥的設(shè)備或管道，并在PID圖上標(biāo)上安全閥； 
4.2 根據(jù)5的原則確定安全閥的型式； 
4.3 根據(jù)設(shè)備或管道的zui大操作壓力，確定安全閥的整定壓力（定壓）、積聚壓力和排放壓力，根據(jù)排放工況確定安全閥的背壓。 
4.4對(duì)每個(gè)安全閥進(jìn)行火災(zāi)、操作、設(shè)備三類事故狀態(tài)的分析，確定其可能發(fā)生的幾種事故狀態(tài)；對(duì)每個(gè)安全閥分別進(jìn)行幾種事故狀態(tài)下的zui大排放量計(jì)算，并比較出一種具有zui大排放量的工況，它就是該安全閥的排放工況及其排放量；不應(yīng)將各種不利情況同時(shí)疊加來計(jì)算。 
4.5 根據(jù)排放量及有關(guān)操作條件，由制造商進(jìn)行安全閥口徑計(jì)算并選型； 
4.6根據(jù)8.2和8.3的內(nèi)容分析完善PID圖上的安全閥設(shè)置設(shè)計(jì)，使之能滿足安全閥少一年校驗(yàn)一次的要求； 4.7 編制安全閥的數(shù)據(jù)表。 
 
5 安全閥的選型 
5.1排放介質(zhì)為氣體時(shí)，一般選用全啟式安全閥；排放介質(zhì)為液體時(shí)，一般選用微啟式安全閥，也可選用全啟式安全閥。當(dāng)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，應(yīng)采用制造廠提供的微啟式安全閥的流量系數(shù)。 5.2在石油、石化生產(chǎn)裝置中一般只選用彈簧式安全閥或先導(dǎo)式安全閥。 5.3下列情況應(yīng)選用平衡波紋管式安全閥： 
5.3.1安全閥的背壓力大于其整定壓力的10%，而小于30%時(shí)； 
5.3.2當(dāng)介質(zhì)具有腐蝕性、易結(jié)垢、易結(jié)焦，會(huì)影響安全閥彈簧的正常工作時(shí)； 
但平衡波紋管式安全閥不適用于酚、蠟液、重石油餾分、含焦粉等的介質(zhì)上，也不適

5 
用于往復(fù)壓縮機(jī)選用。 
5.4下列情況應(yīng)選用先導(dǎo)式安全閥： 
5.4.1安全閥的背壓力大于其整定壓力的30%以上時(shí)； 5.4.1對(duì)要求安全閥的密封性能特別好的場(chǎng)合； 
5.4.1對(duì)于介質(zhì)有毒、有害時(shí)，應(yīng)選用不流動(dòng)式導(dǎo)閥（即導(dǎo)閥打開時(shí)，它不向外排放介質(zhì)）。 5.5 除用于水、蒸汽、空氣、氮?dú)獾陌踩y外，所有安全閥都應(yīng)選用封閉彈簧式結(jié)構(gòu)。 5.6 排放介質(zhì)的溫度大于300℃時(shí)，應(yīng)選用帶散熱片安全閥； 
5.7 為檢查閥瓣的靈活程度或作緊急泄壓用時(shí)，應(yīng)選用帶板手的安全閥；排放介質(zhì)為蒸汽時(shí)，應(yīng)選用帶板手的安全閥。  
6 安全閥的制造標(biāo)準(zhǔn) 6 .1 安全閥的制造標(biāo)準(zhǔn) 
目前我國(guó)采用的安全閥制造標(biāo)準(zhǔn)有兩種： 
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（彈簧直接載荷式安全閥 GB12243—89） 
API（美國(guó)石油協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)（Flanged Steel Safety—Relief Valves  API Standard 526） 6.2 安裝在處理易燃、易爆、有害、有毒介質(zhì)的設(shè)備及管道上的安全閥，應(yīng)選用API標(biāo)準(zhǔn)制造的安全閥。 
6.3 符合下列場(chǎng)所之一時(shí)，宜選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制造的安全閥： (1) 安裝在水、蒸汽、空氣、氮?dú)獾扰欧乓蟛桓叩膱?chǎng)所。 
(2) 安全閥所保護(hù)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間少于一年，或其他要求較低的場(chǎng)所。   
7 安全閥的計(jì)算 
本規(guī)定中安全閥的計(jì)算，是為確定安全閥的操作參數(shù)及所需的zui大排放量，以安全閥的zui大排放量作為安全閥噴嘴面積的計(jì)算依據(jù)。 7.1  技術(shù)參數(shù)的確定 7.1.1定壓（Ps）的確定 
   安全閥的定壓必須等于或稍小于設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)壓力，一般可根據(jù)設(shè)備或管道的zui高操作壓力來確定其安全閥的定壓，可按下式計(jì)算： 
當(dāng) P ≤ 1.8 (MPa .G)   Ps= P + 0.18      當(dāng) 1.8 ＜ P ＜ 4 (MPa.G )   Ps= 1.1 P 當(dāng) 4 ＜ P ＜ 8 (MPa .G)  Ps= P + 0.4     當(dāng) P  ＞ 8  (MPa.G )       Ps= 1.05 P