石油化工彈簧式安全閥選型原則

　在石油化工生產(chǎn)過程中，由于誤操作、設(shè)備和儀表故障等原因，會(huì)造成管道、設(shè)備內(nèi)的壓力升高，損壞管道、設(shè)備，甚至造成人員傷害。在管道、設(shè)備上設(shè)置安全閥，在非火災(zāi)或火災(zāi)事故情況下，由彈簧作用或?qū)чy控制的閥門，在入口處的靜壓超過設(shè)定壓力時(shí)，閥瓣上升，流體泄放，防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過預(yù)定的安全值，當(dāng)壓力降至回座壓力時(shí)安全閥自動(dòng)關(guān)閉。從而保護(hù)管道、設(shè)備，防止生產(chǎn)事故發(fā)生。因此安全閥廣泛運(yùn)用于石油化工生產(chǎn)裝置中。

　　一、石油化工彈簧式安全閥選型原則安全閥的分類：

　　1.按國家標(biāo)準(zhǔn)《安全閥的一般要求》（GB/T 12241-2005），可分為：

彈簧式安全閥參數(shù)意義

1、壓力范圍：

彈簧式安全閥的額定工作壓力范圍為0.6-1.6MPa。當(dāng)介質(zhì)種類和溫度不同時(shí)，其允許工作壓力也不同；另外，在管道系統(tǒng)中使用安全閥前應(yīng)行系統(tǒng)試壓試驗(yàn)，以安全閥能正常工作。如果實(shí)際工作壓力超過彈簧式安全閥的允許工作壓力時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行泄壓后重新調(diào)節(jié)定值后再用才能系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、公稱通徑：

公稱通徑是指活塞直徑或柱塞直徑（mm）。根據(jù)需要選擇合適的型號(hào)規(guī)格即可。如需了解更詳細(xì)的內(nèi)容可咨詢技術(shù)人員或我們的銷售人員為您服務(wù).

3、適用介質(zhì)：

適用于易燃易爆、有毒有害、強(qiáng)腐蝕性等危險(xiǎn)場(chǎng)所及工況條件較苛刻的環(huán)境中使用；適用于蒸汽、空氣、水等氣體及液體輸送管線上作為超壓保護(hù)裝置使用。對(duì)于高溫高壓流體應(yīng)用領(lǐng)域可選擇耐高溫耐高壓型產(chǎn)品（如HG/T 2382-2008標(biāo)準(zhǔn)）；對(duì)于低溫低壓流體應(yīng)用領(lǐng)域可選擇低溫耐寒型產(chǎn)品（如HG/T 3094-2009標(biāo)準(zhǔn)）。

4、驅(qū)動(dòng)方式：

有手動(dòng)驅(qū)動(dòng)與自動(dòng)驅(qū)動(dòng)兩種類型供用戶選擇；手動(dòng)驅(qū)動(dòng)一般采用手柄操作方式，而自動(dòng)驅(qū)動(dòng)則通過電氣信號(hào)來控制動(dòng)作過程；

5、連接方式：

法蘭連接或螺紋連接均可用于各種場(chǎng)合下安裝使用。

石油化工彈簧式安全閥選型原則

　　A直接載荷式式安全閥

　　一種僅靠直接的機(jī)械加載裝置如重錘、杠桿加重錘或彈簧來克服由閥瓣下介質(zhì)壓力所產(chǎn)生作用力的安全閥。

　　B帶動(dòng)力輔助裝置的安全閥

　　該安全閥借助一個(gè)動(dòng)力輔助裝置，可以在壓力低于正常整定壓力時(shí)啟動(dòng)。即使該裝置失靈，閥門仍能滿足安全閥的一般要求。不適用于石油化工裝置。

　　C帶補(bǔ)充載荷的安全閥

　　這種安全閥在其進(jìn)口壓力達(dá)到整定壓力前始終保持有一個(gè)用于增強(qiáng)密封的附加力。該附加力（補(bǔ)充載荷）可由外部能源提供。不適用于石油化工裝置。

　　D先導(dǎo)式安全閥

　　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。

　　2.按閥片開啟高度，可分為：

　　A全啟式

　　h≥1/4d0

　　h-開啟高度，cm；

　　d0-噴嘴直徑，cm。

　　B微啟式

　　1/4d0>h≥1/40d0

　　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)作性能則為微啟式。

　　其他還有按結(jié)構(gòu)形式、平衡內(nèi)壓等分類方法。

　　二、石油化工彈簧式安全閥選型原則安全閥安裝位置

　　安全閥適用于清潔、無顆粒、低黏度的流體。對(duì)于含有顆粒的流體必須設(shè)置安全泄放裝置而又不適合單獨(dú)安裝安全閥的場(chǎng)合，可采用安全閥與爆破片組合設(shè)置的方式。

　　1.一般符合下列情況之一者，應(yīng)設(shè)置安全閥：

　　A設(shè)計(jì)壓力小于外部壓力源的壓力，出口可能被關(guān)斷或堵塞的設(shè)備和管道系統(tǒng)；

　　B出口可能被關(guān)斷的容積式泵和壓縮機(jī)的出口管道；

　　C因冷卻水或回流中斷，或再沸器輸入熱量過多而引起超壓的蒸餾塔頂?shù)臍庀喙艿溃?/p>

　　D因不凝汽體積聚產(chǎn)生超壓的設(shè)備和管道系統(tǒng)；

　　E加熱爐出口管道中切斷閥或調(diào)節(jié)閥的上游管道；

　　F因兩端切斷閥關(guān)閉，受溫度、陽光輻射或伴熱影響而產(chǎn)生熱膨脹或汽化的管道系統(tǒng)；

　　G放熱反應(yīng)可能失控的反應(yīng)器出口切斷閥上有的管道系統(tǒng)；

　　H凝汽式汽輪機(jī)的蒸汽出口管道；

　　I蒸汽發(fā)生器等產(chǎn)汽設(shè)備的出口管道；

　　J低沸點(diǎn)液體（液化氣等）容器的出口管道；

　　K管程可能破裂的熱交換器低壓側(cè)的出口管道；

　　L設(shè)計(jì)者認(rèn)為可能產(chǎn)生超壓的其他部位。

　　2.不適合設(shè)置安全閥的場(chǎng)合：

　　A系統(tǒng)壓力有可能迅速上升，如化學(xué)爆炸等場(chǎng)合。

　　B泄放介質(zhì)含有顆粒、易沉淀、易結(jié)晶、易聚合和介質(zhì)黏度較大。

　　C泄放介質(zhì)有強(qiáng)腐蝕性，使用安全閥價(jià)格過高。

　　D工作壓力很低，安全閥制造比較困難。

　　E需要較大的排放面積。

　　F系統(tǒng)溫度較低并影響安全閥動(dòng)作性能。

　　三、石油化工彈簧式安全閥選型原則安全閥的配管設(shè)計(jì)

　　石化裝置中幾乎全部受壓設(shè)備和管道都需要設(shè)置安全閥。安全閥的配管設(shè)計(jì)，如：安全閥的安裝標(biāo)高、出口朝向、與總管的交接等細(xì)節(jié)都將影響到安全閥設(shè)定壓力和排量。因此應(yīng)重視安全閥的配管。

　　1.一般要求：

　　設(shè)備和管道上的安全閥，一般應(yīng)直立安裝。

　　⑴安全閥避免安裝在水平管道的盲端，防止液體凝固、固體堵塞。

　　⑵因安全閥需定期檢修，因此應(yīng)安裝在易于檢修和調(diào)節(jié)的地方。對(duì)于重量超過100kg的安全閥，應(yīng)考慮方便拆卸。

　　2.安全閥入口管道的設(shè)計(jì)

　　安全閥的進(jìn)口管道應(yīng)考慮流動(dòng)阻力降、管道應(yīng)力、管線振動(dòng)等因素。

　　⑴安全閥入口管道的壓力降不應(yīng)大于安全閥設(shè)定壓力的3%，為減少入口壓力降，設(shè)計(jì)上應(yīng)做到。

　　A安全閥應(yīng)靠近被保護(hù)的設(shè)備或管道；

　　B安全閥的進(jìn)口接管直徑可達(dá)與安全閥進(jìn)口直徑的1～3級(jí)，大小頭應(yīng)設(shè)在靠近安全閥的入口處；

　　C安全閥進(jìn)口處如有彎頭時(shí)采用長半徑彎頭，以減少阻力。

　　⑵安全閥進(jìn)口管道應(yīng)考慮壓力脈動(dòng)的影響，管道上的安全閥應(yīng)位于壓力比較穩(wěn)定，距波動(dòng)源有一定距離的地方。對(duì)于壓縮機(jī)等大型設(shè)備振動(dòng)源，更應(yīng)注意安全閥的設(shè)置位置，以避免誤開啟和由于振動(dòng)使如口管道破壞。

　　⑶如果幾個(gè)安全閥共用一條入口管道時(shí)，入口管道要滿足幾個(gè)安全閥的流量要求。

　　⑷保護(hù)全充滿液體的設(shè)備所用的安全閥，要安裝在設(shè)備的頂部或頂部出口管道上。

　　⑸安全閥入口管道至少要有5%的坡度，坡向被保護(hù)的系統(tǒng)。入口管道盡量避免袋形彎，如不能避免，則對(duì)于易凝物質(zhì)，在袋形彎低點(diǎn)有連續(xù)流動(dòng)的排液管連至同一壓力系統(tǒng)，若凝液易變稠或成固態(tài)，則此排液管要伴熱；又于不凝介質(zhì)，在袋形彎的處有易于接近的放凈閥。

　　⑹核算在工作溫度范圍內(nèi)管道是否需要補(bǔ)償；同時(shí)要核算與安全閥入口管道相連的工藝管道本身熱脹冷縮的長度變化。

　　四、石油化工彈簧式安全閥選型原則安全閥出口管道的設(shè)計(jì) 　　

安全閥出口管道的安裝必須能提供合適的泄放裝置性能和足夠的排放量。應(yīng)考慮所用泄放系統(tǒng)的形式、泄壓閥的背壓以及系統(tǒng)中泄壓裝置整定壓力之間的關(guān)系。

　　1.直接排向大氣

　　⑴排放的氣相要排向安全地點(diǎn)，一般出口朝上，排放口要切成平口，在管道低點(diǎn)有一個(gè)Ф6～Ф10的排液孔。

　　⑵無危險(xiǎn)氣體安全閥排放口要高出以排放口為中心的7.5m半徑范圍內(nèi)的地面、設(shè)備、操作平臺(tái)等2.5m以上。對(duì)于有毒、或有腐蝕性、或易燃物料，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。當(dāng)允許排向大氣時(shí)，排放口要高出以排放口為中心的10m半徑范圍內(nèi)的地面、設(shè)備、操作平臺(tái)3.5m以上。可燃?xì)怏w安全閥排放口與明火處的水平距離，不應(yīng)小于15m，且不應(yīng)朝向明火處。

　　⑶安全閥排放氣體的溫度高于物料的自燃溫度，則排出管要設(shè)滅火蒸汽。滅火蒸汽管最小管徑為DN25。

　　⑷特殊工藝物料，如易自聚，易結(jié)晶等，在排出管設(shè)氮?dú)獯祾呖冢B續(xù)通入氮?dú)狻?/p>

　　⑸排至大氣的液體要向下引至安全地點(diǎn)。

　　2.排至密閉系統(tǒng)

　　⑴安全閥的排放管道應(yīng)坡向主管，盡量避免袋形彎。無法避免時(shí)，在低點(diǎn)要設(shè)易接近的放凈閥。對(duì)于易凝汽體，在低點(diǎn)設(shè)蒸汽伴熱管，以免積液。

　　⑵排放管與主管的連接，要從主管上部或側(cè)面順流向45o角插入。既可防止總管內(nèi)的凝液倒入支管，又可減少管路壓力降。

　　⑶安全閥出口接管直徑可大于安全閥出口直徑1～3級(jí)，大小頭應(yīng)設(shè)在靠近安全閥的出口處。

　　⑷核算在可能的工作溫度范圍內(nèi)出口管道的補(bǔ)償。

　　⑸對(duì)于排放來自冷凍（液化氣等）的物料，應(yīng)檢查管材是否合理。

　　3.排放管道的管徑（氣相）

　　⑴在背壓允許的范圍內(nèi)，應(yīng)保持排放管內(nèi)的物料具有較高的流速，使之合理。

　　⑵直接排至大氣的管道，排放管出口馬赫數(shù)取小于或等于0.5；對(duì)于排入密閉系統(tǒng)的管道，馬赫數(shù)取0.5～0.7。

　　4.石油化工彈簧式安全閥選型原則其他

　　⑴安全閥排放反作用力的計(jì)算

　　對(duì)于氣體或蒸汽介質(zhì)的安全閥在排放時(shí)，由于大量氣體的排出，會(huì)給予閥門巨大的排放反力。這一排放反力將會(huì)傳至安全閥內(nèi)部、安全閥的閥座及其相鄰支撐的容器壁上，對(duì)閥門及被保護(hù)裝置連接處產(chǎn)生很大的力矩。計(jì)算安全閥與被保護(hù)裝置連接部位的強(qiáng)度時(shí)，必須考慮到上述排氣的反作用力。

　　A開放式泄放系統(tǒng)反力計(jì)算（API520）：

　　對(duì)于可壓縮流體（氣體或蒸汽）臨界穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，且物料流經(jīng)安全閥后經(jīng)一段水平管、一個(gè)90度長半徑彎頭、一段垂直立管排入大氣，可按下式計(jì)算：

　　F=

　　式中

　　F―泄放反力，N；

　　W―氣體或水蒸氣的流量，千克/秒；

　　k―定壓比熱與定容比熱之比（Cp/Cv）；

　　T―進(jìn)口溫度，開氏溫度；

　　M―流體的摩爾量；

　　A―泄放點(diǎn)出口的面積，平方毫米；

　　P―泄放出口的靜壓力，巴。

　　B在穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)條件下，安全閥排向密閉系統(tǒng)一般不會(huì)產(chǎn)生大的力及力矩。　　五、石油化工彈簧式安全閥選型原則結(jié)語

　　安全閥廣泛運(yùn)用于石油化工裝置，對(duì)裝置的安全運(yùn)行、操作人員的人身安全都起著至關(guān)重要的作用，從安全閥的選型到安全閥的安裝、配管設(shè)計(jì)都應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員的高度重視。

彈簧安全閥是一種利用介質(zhì)自身壓力而排放的閥門，在管道上主要作切斷用。當(dāng)管道內(nèi)的流體壓力達(dá)到規(guī)定值時(shí)，由節(jié)流口自動(dòng)開啟排出一定的流量，當(dāng)端壓力降低到一定值時(shí)（小于彈簧的預(yù)緊力）又關(guān)閉并阻止介質(zhì)流出或反向流動(dòng)。這種閥門具有動(dòng)作靈敏、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小和維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

石油化工彈簧式安全閥選型原則彈簧式安全閥的結(jié)構(gòu)如圖1所示：
1、主閥：是安全閥的主要部件，也是彈性元件的零件；
2、導(dǎo)壓管及導(dǎo)管套筒：3個(gè)導(dǎo)壓管的內(nèi)徑分別為d3、d2、do；
3、調(diào)節(jié)螺栓：2根螺桿與2根螺母配合組成；
4、定位環(huán)：5個(gè)定位環(huán)安裝在3個(gè)導(dǎo)壓管上；5~6為定位板；7~9為密封面；6~10為襯套；
5、調(diào)整螺釘：7顆調(diào)整螺釘固定在導(dǎo)向板上；2顆調(diào)整螺絲裝在定位板上的兩個(gè)凹槽中；1顆調(diào)整螺絲裝在襯套的兩側(cè)面上；3顆調(diào)整螺絲分別裝在導(dǎo)向板上各一個(gè)孔中；6顆固定螺母用于擰緊4根調(diào)節(jié)螺栓；
6、頂針：1只頂針安裝在5個(gè)定位環(huán)上；4只頂針分別安裝在導(dǎo)向板的4個(gè)小孔中；1只頂針安裝在上蓋板上；2只連接件用來連接2根調(diào)節(jié)螺栓；1只連接件與1塊底板焊接起來形成支撐架。2把扳手用于擰緊8枚固定螺釘；1支手電鉆可用于拆卸更換密封面和襯套等零件；底蓋：8塊底蓋上均開有通孔用以安裝附件及進(jìn)行檢修時(shí)使用。