安全閥計算實例

安全閥計算實例

陳樺安全閥系壓力容器在運行中實現(xiàn)超壓泄放的安全附件之一，也是在線壓力容器定期檢驗中必檢項目。它包括防超壓和防真空兩大系列，即一為泄放容器內(nèi)部超壓介質(zhì)防止容器失效，另一方面則吸入外部介質(zhì)以防止容器剛度失效凡符合《容規(guī)》適用范圍的壓力容器，按設計圖樣的要求裝設安全閥。安全閥設置原則是適用于清潔、無顆粒、低粘度的流體。有顆粒的場合，安全閥進口前加設過濾裝置；須安裝但又不適合時，應安裝爆破片或爆破片與安全閥串聯(lián)使用。容器在正常運行下為什么會產(chǎn)生超壓？1．壓力來自容器外部的壓力容器,若輸入氣量大于輸出氣量，使密度增加，壓力就提高；2.減壓閥失靈；3.介質(zhì)進行化學反應，使壓力不斷增高（稱料不當?shù)龋?.盛裝液化氣體，工作溫度上升或超裝；5.儲藏介質(zhì)產(chǎn)生聚合反應，熱量增高，壓力上升6.用于制造高分子聚合物的高壓釜，由于原料，催化劑使用不當或操作失誤致使單體爆聚，熱量猛增，壓力就驟升。一、下列壓力系統(tǒng)必須安裝安全閥：容器的壓力來自于沒有安全閥的場合；設計壓力低于來源處的壓力容器或管道；容積泵和壓縮機出口的管道；由于不凝氣的積累產(chǎn)生超壓的容器；液化氣體儲罐；空壓機的附屬儲罐；容器內(nèi)進行放熱或進行化學反應，能使氣體壓力升高的壓力容器；高分子聚合(物理反應)設備；有熱載體加熱，使器內(nèi)液體蒸發(fā)氣化的換熱器；用減壓閥降壓后輸入容器的（使用壓力低于壓力源的容器）;余熱鍋爐；介質(zhì)毒性為高度極度危害的壓力容器；共用同一個氣源的容器等。二、下列壓力系統(tǒng)不適宜安裝安全閥系統(tǒng)壓力有可能迅速上升，如化學爆炸等場合泄放介質(zhì)含有顆粒、易沉積、易結晶、易聚合或粘度較大；強腐蝕介質(zhì)；一些影響安全閥排放面積過大、造價過高、動作困難的場合（極低溫度等）三、安全閥的開啟壓力(整定壓力):安全閥的開啟壓力(整定壓力)---是指閥瓣開始上升,介質(zhì)經(jīng)閥瓣上升后的空隙,繼續(xù)排放時的瞬時壓力.對于蒸汽安全閥---有5滴冷凝水時的壓力.安全閥的回座壓力一般為0.93~0.96Pl,也就是回座壓力差在4~7%左右最大不超過10%.

由于安全閥閥瓣開啟動作的滯后,使容器不能馬上泄壓.因此壓力容器的設計壓力一般不低于安全閥的開啟壓力.下面的示意圖,表明壓力容器與安全閥各種動作壓力之間關系.

壓力容器安全閥試驗壓力最大允許工作壓力排放壓力設計壓力開啟壓力回座壓力關閉壓力最高工作壓力四、安全閥的選用方法為；根據(jù)計算確定安全閥.公稱直徑.必須使安全閥的排放能力≥壓力容器的安全泄放量根據(jù)壓力容器的設計壓力和設計溫度確定安全閥的壓力等級;對于開啟壓力大于3MPa蒸汽用的安全閥或介質(zhì)溫度超過320℃的氣體用的安全閥,應選用帶散熱器(翅片)的;對于易燃、毒性為極度或高度危害介質(zhì)必須采用封閉式安全閥,如需采用帶有提升機構的,則應采用封閉式帶板手安全閥;當安全閥有可能承受背壓是變動的且變動量超過10%開啟壓力時,應選用帶波紋管的安全閥;對空氣、60℃以上熱水或蒸汽等非危害介質(zhì),則應采用帶板手安全閥液化槽(罐)車,應采用內(nèi)置式安全閥.根據(jù)介質(zhì)特性選合適的安全閥材料:如含氨介質(zhì)不能選用銅或含銅的安全閥;乙炔不能選用含銅70%或紫銅制的安全閥.對于泄放量大的工況,應選用全啟式;對于工作壓力穩(wěn)定,泄放量小的工況,宜選用微啟式;對于高壓、泄放量大的工況,宜選用非直接起動式,如脈沖式安全閥.對于容器長度超過6m的應設置兩個或兩個以上安全閥.工作壓力Pw低的固定式容器,可采用靜重式（高壓鍋）或杠桿重錘式安全閥.移動式設備應采用彈簧式安全閥.對于介質(zhì)較稠且易堵塞的,宜選用安全閥與爆破片的串聯(lián)組合式的泄放裝置.根據(jù)安全閥公稱壓力大小來選擇的彈簧工作壓力等級.安全閥公稱壓力PN系列0.25Mpa0.61.01.6(2.5)4.06.310.016.025.032.040.0GB/T1048選用安全閥時必須考慮溫度的影響，一般情況下最高允許工作壓力Pmax與PN有如下關系：Pmax=[σ]t/[σ]200PN[σ]t—設計溫度下的材料許用應力值

[σ]200--200℃時的材料許用應力值確定了安全閥公稱壓力后，彈簧式安全閥還要選定彈簧的工作壓力等級。彈簧式安全閥的整定壓力范圍就是彈簧式安全閥的工作壓力等級；安全閥公稱壓力與彈簧工作壓力關系,見表1安全閥公稱壓力PN與彈簧工作壓力關系表表1PN彈簧工作壓力等級1.60.06~0.1>0.12>0.6~0.25>0.25~0.4>0.4~0.5>0.5~0.6>0.6~0.8>0.8~1.0>1.0`1.3>1.3~1.62.5>1.3~1.6>1.6~2.0>2.0~2.5只能用于大于1.3MP6.4->1.3~1.6>1.6~2.0>2.0~2.5>2.5~3.2>3.2~4.0>,4.0~6.4只能用于大于1.3MPa10>4.0~5.0>5.0~6.4>6.4~8.0,>8.0~`10.0只能用于大于4.0MPa安全閥的排放壓力：排放壓力----閥瓣達到規(guī)定開啟高度時的進口壓力。又稱為全啟壓力，即在開啟壓力之后，進口壓力繼續(xù)上升，-閥瓣位移兩增至規(guī)定值時的壓力。它的上限值應服從國家有關標準的要求。排放壓力與整定壓力之差稱為超過壓力，用%比來表示。安全閥應動作靈敏可靠,當?shù)竭_開啟壓力時,閥瓣應及時開啟和完全上升,以順利排放;同時應具有良好的密封性能,不僅正常工作時保持不漏,而且要求閥瓣在開啟復位后及時關閉且保持密封;在排氣壓力下閥瓣應達到全開位置,無震蕩現(xiàn)象,并保證排出規(guī)定的氣量。也就是安全閥應具有可靠的密封性能、開啟迅速靈敏、及時穩(wěn)定排放和良好的回座性能。四、我們在壓力容器設計和定期檢驗中均要求對安全閥的安全排放能力進行選型或校驗計算?；谝酝Y料不齊全,往往以大代小,造成不必要的浪費?，F(xiàn)擬以GB150附錄B-B5.1b)為依據(jù)（GB150與美國APIRP520（美國石油學會標準）的等效），用不同介質(zhì)、壓力、溫度對安全閥的安全排放量進行選型計算,以饗同行。例1：有一空氣儲罐,DN1000㎜，容積V=5m3最高工作壓力為0.8MPa，工作溫度為30℃進口管為φ57X3.5,確定安全閥尺寸.解1)確定氣體的狀態(tài)條件設Po—安全閥出口側(cè)壓力（絕壓）0.103MPa（近似為0.1MPa）則Pd—安全閥泄放壓力（絕壓）為Pd=1.1Pw+0.1+10%P=1.068MPa（GB150附錄B4.2.1）當安全閥出口側(cè)為大氣時:Po/Pd=0.103/1.068=0.0936

而（2/(k+1)）k/(k-1)=（2/(1.4+1)）1.4/(1.4-1)=0.53∴Po/Pd＜（2/(k+1)）k/(k-1)是屬于臨界狀態(tài)條件,安全閥排放面積A按B5計算A≥mm

（B5）式中:C氣體特性系數(shù),查表B1或C=520√kˉˉ（2/(k+1)(k+1)/(k-1)）K—安全閥排放系數(shù)（安全閥額定泄放系數(shù)）,K=實際流量測定值/理論流量計算值。K=0.9倍的排放系數(shù)(泄放系數(shù)由制造廠提供,一般為0.75);或按《容規(guī)》附件五第二節(jié)有關規(guī)定中選取.2)容器安全泄放量的計算:盛裝壓縮氣體或水蒸汽的容器安全泄放量,按下列規(guī)定來確定a.對壓縮機貯罐或水蒸汽的容器,分別取壓縮機和水蒸汽發(fā)生器的最大產(chǎn)氣量;b.氣體儲罐等的安全泄放量按(B1)式計算Ws=2.83×10-3ρυd2㎏/h(B