如何正確的選用安全閥/安全閥如何選型

       如何正確的選用安全閥直接關(guān)系到使用單位的經(jīng)濟(jì)效益和操作人員及設(shè)備的安全，主要注意幾點(diǎn):1、確定使用條件下的壓力等級(jí)。2、根據(jù)使用環(huán)境、物料情況，選擇合理的安全閥結(jié)構(gòu)形式。3、選擇合適的公稱通徑。4、確定安全閥的材質(zhì)。

全啟式安全閥：當(dāng)安全閥入口處的靜壓達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，閥瓣迅速上升zui大高度，zui大限度的排出超壓的物料。一般用于可壓縮流體。閥瓣上升高度不小于喉頸的1/4.
微啟式安全閥：當(dāng)安全閥入口處的靜壓達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，閥瓣位置隨著入口壓力的升高而成比例的升高，zui大限度的減少應(yīng)排除物料。一般用于不可壓縮流體。閥瓣的zui大上升高度不小于喉頸的1/20~1/40.

又：按照介質(zhì)排放方式的不同，安全閥又可以分為全封閉式、半封閉式和開放式等三種。
　　1.全封閉安全閥
　　全封閉式安全閥排氣時(shí)，氣體全部通過排氣管排放，介質(zhì)不能間外泄漏，主要用于介質(zhì)為有毒。易燃?xì)怏w的容器。
　　2.半封閉式安全閥
　　半封閉式安全閥所排出的氣體一部分通過排氣管，也有一部分從閥蓋與閥桿間的間隙中漏出，多用于介質(zhì)為不會(huì)污染環(huán)境的氣體的容器。
　　3.開放式安全閥
　　開放式安全閥的閥蓋是敞開的，使彈簧腔室與大氣相通，這樣有利于降低彈簧的溫度，主要適用于介質(zhì)為蒸汽，以及對(duì)大氣不產(chǎn)生污染的高溫氣體的容器。
安全閥適用于清潔、無顆粒、低粘度流體。凡必須安裝安全泄放裝置而又不適合安裝安全閥的場(chǎng)所，應(yīng)安裝爆破片或安全閥與爆破片串聯(lián)適用。
排放氣體或蒸汽時(shí)，選用全啟式安全閥。
排放液體時(shí)，選用全啟式或微啟式安全閥。
排放水蒸汽或空氣時(shí)，可選用帶扳手的安全閥。
排放介質(zhì)允許泄露到大氣的，選用開式閥帽安全閥，不允許允許泄露到大氣的，選用閉式閥帽安全閥
先說一下安全閥計(jì)算的步驟，希望可以提綱攜領(lǐng)，這樣大家就知道后面講的時(shí)候在做什么，為什么要做這一步。當(dāng)然，這些步驟只是根據(jù)本人的經(jīng)驗(yàn)，大體上也是這邊的通用做法，跟國(guó)內(nèi)的做法顯然不同。
1．Locate PSV: 安全閥的設(shè)置。在計(jì)算安全閥之前先要知道在什么位置要求設(shè)置安全閥，以及安全閥的安裝位置要求，包括進(jìn)出口管線和閥門的設(shè)計(jì)要求。這些是安全閥計(jì)算選型的前提。而與其相關(guān)的依據(jù)和基礎(chǔ)就是后面將要提到的常用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，及地方和行業(yè)的特殊要求。所以設(shè)計(jì)者除了要了解一些通用的標(biāo)準(zhǔn)外，還要對(duì)所在地和行業(yè)的規(guī)范有所了解。當(dāng)然，對(duì)工藝的了解是必須的，而且需要一定的工程經(jīng)驗(yàn)積累。
2．Set pressure， 確定安全閥定壓。確定了安全閥的位置，就可以根據(jù)所要保護(hù)的壓力容器和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力來確定安全閥的定壓，就是起跳壓力。
3．Case study (sizing scenario analysis), 超壓工況分析，確定zui大工況 (governing case)，計(jì)算瀉放量 (required relief load)。這是安全閥計(jì)算的難點(diǎn)和關(guān)鍵。一般的做法是列出所有可能的超壓工況，分析zui大可能瀉放的工況，有時(shí)需要計(jì)算所有工況的瀉放量，zui終確定zui大工況和zui大瀉放量。這需要對(duì)工藝過程有充分的了解，以及一定的工程經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤包括遺漏超壓工況，或者瀉放量計(jì)算錯(cuò)誤。有時(shí)由于不同的超壓工況的瀉放量相差很大，設(shè)置一個(gè)安全閥可能會(huì)造成安全閥尺寸對(duì)于較小瀉放量的工況過大，而導(dǎo)致安全閥頻繁開關(guān)，無法達(dá)到zui大開度，損壞安全閥。這種情況下需要選擇兩個(gè)以上的安全閥，以handle不同的case. 進(jìn)行超壓工況分析zui有效的工具是API 521, 它提供了常見的超壓工況以及瀉放量計(jì)算方法，的第五版已經(jīng)是一個(gè)standard(標(biāo)準(zhǔn))了。很多大型的石油公司及工程公司也有自己的guideline用于指導(dǎo)安全閥瀉放量的計(jì)算。
4．PSV SIZING，安全閥尺寸計(jì)算及選型。確定了governing case和zui大瀉放量(max. relief load or capacity)就可以計(jì)算安全閥的orifice大小。也有的做法是計(jì)算所有可能工況的安全閥尺寸，選擇zui大的orifice size作為安全閥的zui終尺寸。理論上說第二種做法更準(zhǔn)確，一般來講，zui大瀉放量對(duì)應(yīng)zui大的尺寸。但有的工況可能不是zui大的瀉放量，但是要求zui大的尺寸。確定了安全閥的orifice size,就可以確定安全閥的大小了。API安全閥的尺寸包括三部分: inlet size (英寸), orifice size(字母), outlet size(英寸). 通常的表示方法為：1D2 (example). 標(biāo)準(zhǔn)的API 安全閥尺寸見API526。 有些安全閥制造商會(huì)有自己特殊的型號(hào)以滿足不同的法蘭大小。比如熱膨脹(thermal expansion) case zui常用的安全閥尺寸3/4D1 就不是標(biāo)準(zhǔn)的API安全閥尺寸。這部分的計(jì)算就相當(dāng)簡(jiǎn)單些，只要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的公式或者使用制造商提供的軟件，輸入瀉放條件，就可以得到要求的瀉放面積，然后根據(jù)要求的瀉放面積選擇安全閥的閥芯大小。雖然計(jì)算簡(jiǎn)單，但是在選型時(shí)也有些注意事項(xiàng)，我以后會(huì)提到。zui關(guān)鍵的是閥芯不要選得太大，有的人想當(dāng)然的認(rèn)為安全閥越大越好，其實(shí)是不恰當(dāng)?shù)?。這里還要注意的是，安全閥計(jì)算軟件在告訴你需要的閥芯面積和尺寸的同時(shí)，還會(huì)告訴你額定的瀉放量(rated relief capacity)和實(shí)際的瀉放量(actual relief capacity)。Rated capacity是所選的安全閥閥芯的額定瀉放量，比required capacity要大。 Actual relief capacity是安全閥實(shí)際閥芯尺寸的瀉放量。細(xì)心的人會(huì)發(fā)現(xiàn)actual capacity大約比rated capacity多10%。其中的原因我會(huì)在后面講ASME安全閥和API安全閥的區(qū)別時(shí)告訴大家。在這里一定要記住，這兩個(gè)瀉放量在后面的計(jì)算中很重要。
5．PSV suction/discharge lines hydraulic calculation, 安全閥進(jìn)出口管線壓降計(jì)算,以確定進(jìn)出口管線的大小。以前在國(guó)內(nèi)計(jì)算安全閥時(shí)這一步被忽略了，只是加大一級(jí)管徑，以于很多人在面試時(shí)被問到安全閥進(jìn)出口管線壓降有什么要求時(shí)都不知所云。安全閥進(jìn)出口管線的設(shè)計(jì)是有要求的，管線應(yīng)該盡量短，壓降要小，具體的要求和原因我會(huì)在后面介紹，現(xiàn)在只需要記住，安全閥入口管線壓力損失要小于定壓的3%;出口管線的build-up backpressure(??背壓)一般地要小于定壓的10% (對(duì)于常規(guī)彈簧式安全閥)。而且要記住，這里計(jì)算壓降所用的流量是安全閥的額定瀉放量(rated relief load), 常犯的錯(cuò)誤是使用要求的瀉放量進(jìn)行計(jì)算，造成計(jì)算壓降小于實(shí)際壓降。道理很簡(jiǎn)單，要求的瀉放量只是工藝瀉放量，不是安全閥*開啟時(shí)的瀉放量。
6．Prepare data sheet, Obtain vendor data, check backpressure & inlet pressure loss. 安全閥計(jì)算完成后，要準(zhǔn)備給供應(yīng)商的委托資料。然后供應(yīng)商會(huì)根據(jù)他們的安全閥特性和尺寸進(jìn)行計(jì)算選型，并提供相關(guān)信息，包含以上提到的瀉放量。拿到供應(yīng)商的計(jì)算結(jié)果后，還需要根據(jù)實(shí)際的管道布置核算進(jìn)出口壓降。如果壓降不能滿足上述要求，需要修改相關(guān)設(shè)計(jì)。這一步看似簡(jiǎn)單，但是很多人在prepare data sheet時(shí)犯了不少常識(shí)性的錯(cuò)誤。我會(huì)在后面講一下如何準(zhǔn)備data sheet及注意事項(xiàng)。(看來這個(gè)講座要持續(xù)一段時(shí)間了)
7．Prepare Relief Load Summary. 準(zhǔn)備安全閥匯總表。這一步其實(shí)是跟安全閥計(jì)算同步的，不是zui后一步，甚不是安全閥計(jì)算的一個(gè)步驟。當(dāng)然在得到vendor的資料后需要zui后更新。之所以在這里提到它，是因?yàn)檫@個(gè)表對(duì)于flare system火炬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)重要！它有助于確定火炬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)負(fù)荷。關(guān)于火炬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還可以講上很多，這里不多啰嗦。

安全閥選型后一般要標(biāo)在P&ID圖上。這里比較典型的標(biāo)注要求是case, size, set pressure.

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