石油化工安全閥安裝設(shè)計(jì)要求 在石油化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(guò)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。 
石油化工安全閥安裝設(shè)計(jì)要求名詞術(shù)語(yǔ)
1、安全閥: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(lái)排出一額定數(shù)量的流體，以防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過(guò)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。 2、直接載荷式安全閥:一種直接用機(jī)械載荷如重錘、杠桿加重錘或彈簧來(lái)克服由閥瓣下介質(zhì)壓力所產(chǎn)生作用力的安全閥。 3、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，可以在低于正常的開(kāi)啟壓力下開(kāi)啟，即使該輔助裝置失靈，此類閥門應(yīng)仍能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求 4、帶補(bǔ)充載荷的安全閥:這種安全閥在其進(jìn)口處壓力達(dá)到開(kāi)啟壓力前始終保持有一增強(qiáng)密封的附加力。該附加力(補(bǔ)充載荷)可由外來(lái)能源提供，而在安全閥達(dá)到開(kāi)啟壓力時(shí)應(yīng)可靠地釋放。其大小應(yīng)這樣設(shè)定，即假定該附加力未釋放時(shí)，安全閥仍能在進(jìn)口壓力不超過(guò)國(guó)家法規(guī)規(guī)定的開(kāi)啟壓力百分?jǐn)?shù)的前提下達(dá)到額定排量。 5、先導(dǎo)式安全閥:一種依靠從導(dǎo)閥排出介質(zhì)來(lái)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。 6、開(kāi)啟壓力(整定壓力):安全閥閥瓣在運(yùn)行條件下開(kāi)始升起時(shí)的進(jìn)口壓力，在該壓力下，開(kāi)始有可測(cè)量的開(kāi)啟高度，介質(zhì)呈可由視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)感知的連續(xù)排出狀態(tài)。 7、排放壓力:閥瓣達(dá)到規(guī)定開(kāi)啟高度時(shí)的進(jìn)口壓力。排放壓力的上限須服從國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的要求。 8、超過(guò)壓力:排放壓力與開(kāi)啟壓力之差，通常用開(kāi)啟壓力的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。 9、回座壓力:排放后閥瓣重新與閥座接觸，即開(kāi)啟高度變?yōu)榱銜r(shí)的進(jìn)口壓力。 10、啟閉壓差:開(kāi)啟壓力與回座壓力之差，通常用開(kāi)啟壓力的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，只有當(dāng)開(kāi)啟壓力很低時(shí)才用MPa"表示。 11、背壓力:安全閥出口處壓力。 12、額定排放壓力:標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定排放壓力的上限值。 13、密封試驗(yàn)壓力:進(jìn)行密封試驗(yàn)的進(jìn)口壓力，在該壓力下測(cè)量通過(guò)關(guān)閉件密封面的泄漏率。 14、開(kāi)啟高度:閥瓣離開(kāi)關(guān)閉位置的實(shí)際升程。 15、流道面積:指閥進(jìn)口端到關(guān)閉件密封面間流道的|在最小截面積，用來(lái)計(jì)算無(wú)任何阻力影響時(shí)的理論排量。 16、流道直徑:對(duì)應(yīng)于流道面積的直徑。 17、簾面積:當(dāng)閥瓣在閥座上方升起時(shí)，在其密封面之間形成的圓柱面形或圓錐面形通道面積 18、排放面積:閥門排放時(shí)流體通道的最小截面積對(duì)于全啟式安全閥，排放面積等于流道面積；對(duì)于微啟式安全閥，排放面積等于簾面積。 19、理論排量:是流道截面積與安全閥流道面積相等的理想噴管的計(jì)算排量。 20、排量系數(shù):實(shí)際排量與理論排量的比值 21、額定排量系數(shù):排量系數(shù)與減低系數(shù)(取0.9)的乘積。 22、額定排量:實(shí)際排量中允許作為安全閥使用基準(zhǔn)的那一部分。 23、當(dāng)量計(jì)算排量:指壓力、溫度、介質(zhì)性質(zhì)等條件與額定排量的適用條件相同時(shí)，安全閥的計(jì)算排量。 24、頻跳:安全閥閥瓣迅速異常地來(lái)回運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中閥瓣接觸閥座。 25、顫振:安全閥閥瓣迅速異常地來(lái)回運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中閥瓣不接觸閥座。 
一、石油化工安全閥安裝設(shè)計(jì)要求的分類：
1.按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《安全閥的一般要求》（GB/T 12241-2005），可分為：
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(lái)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(lái)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(kāi)啟高度，可分為：
A全啟式
h≥1/4d0
h-開(kāi)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、石油化工安全閥安裝設(shè)計(jì)要求安裝位置
安全閥適用于清潔、無(wú)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(guò)多而引起超壓的蒸餾塔頂?shù)臍庀喙艿溃?br/> 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，受環(huán)境溫度、陽(yáng)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(guò)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、石油化工安全閥安裝設(shè)計(jì)要求的配管設(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(guò)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(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)度變化。
四、石油化工安全閥安裝設(shè)計(jì)要求出口管道的設(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(wú)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?br/> 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(wú)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(lái)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，使之經(jīng)濟(jì)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.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(kāi)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(zhǎng)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(kāi)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、石油化工安全閥安裝設(shè)計(jì)要求結(jié)語(yǔ)
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。
石油化工安全閥安裝設(shè)計(jì)要求的選用原則 1、蒸汽鍋爐安全閥，一般選用敞開(kāi)全啟式彈簧安全閥； 2、液體介質(zhì)用安全閥，一般選用微啟式彈簧安全閥； 3、空氣或其他氣體介質(zhì)用安全閥，一般選用封閉全啟式彈簧安全閥； 4.液化石油氣汽車槽車或液化石油氣鐵路罐車用安全閥，一般選用全啟式內(nèi)裝安全閥； 5、采油井出口用安全閥，一般選用先導(dǎo)式安全閥； 6、蒸汽發(fā)電設(shè)備的高壓旁路安全閥，一般選用具有安全和控制雙重功能的先導(dǎo)式安全閥； 7、若要求對(duì)安全閥做定期開(kāi)啟試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選用帶提升扳手的安全閥。當(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到開(kāi)啟壓力的75%以上時(shí)，可利用提升扳手將閥瓣從閥座上略為提起，以檢查安全閥開(kāi)啟的靈活性； 8、若介質(zhì)溫度較高時(shí)，為了降低彈簧腔室的溫度，一般當(dāng)封閉式安全閥使用溫度超過(guò)300℃及敞開(kāi)式安全閥使用溫度超過(guò)350℃時(shí)，應(yīng)選用帶散熱器的安全閥； 9、若安全閥出口背壓是變動(dòng)的，其變化量超過(guò)開(kāi)啟壓力的10%時(shí)，應(yīng)選用波紋管安全閥； 10、若介質(zhì)具有腐蝕性時(shí)，應(yīng)選用波紋管安全閥，防止重要零件因受介質(zhì)腐蝕而失效。 |
