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如何確定安全閥的排放量如何計(jì)算安全閥的排放量 安全閥排放量 安全閥計(jì)算 安全閥排放量
之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹如何確定安全閥的排放量？液體、蒸汽、過(guò)熱蒸汽、氣體介質(zhì)的排放量如何確定
安全閥的排量是指安全閥在排放壓力時(shí)，閥瓣處于全開(kāi)狀態(tài)，閥出口處介質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)排出的量。可以通過(guò)實(shí)際測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定，亦可以根據(jù)安全閥的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)性質(zhì)、閥座通道面積等來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
對(duì)于給定規(guī)格的安全閥，應(yīng)通過(guò)排量計(jì)算確定其排量或額定排量。安全閥的額定排量應(yīng)大于并盡可能接近必要的排放量（即安全排放量），以確保承壓設(shè)備的安全運(yùn)行。
(1)如何確定安全閥的排放量安全閥液體介質(zhì)的額定排量
按下式計(jì)算：
W,= KcirA薔筆荔 (kgjh)
式中：Ⅳ，——額定排量，kg,/h；
Km——額定排量系數(shù)；
A--流道面積，mm2；
△p-閥前后壓差．MPa，按下式計(jì)算：
△p= Pd.- 戶h ( MPa)
式中：pd。——額定排放壓力，MPa;
Pi,--閥門(mén)出口壓力，MPa;
p～介質(zhì)密度，kg／m3。
(2)安全閥蒸汔介質(zhì)的額定排量
上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥介質(zhì)為蒸汽時(shí)，閥出口壓力與進(jìn)口壓力之比d小于或等于臨界壓力比d式中：,r-絕熱指數(shù)。
當(dāng)額定排放壓力p。，≤11 MPa時(shí)，額定排量W，按下式計(jì)算：
W,=5.25jKcirApdrK小 (kg/h)當(dāng)11 MPa<額定排放壓力p。，≤22 MPa時(shí)．額定排量W，按下式計(jì)算
式中：p。，——額定排放壓力，MPa；
K。。——過(guò)熱修正系數(shù)。
(3)安全閥過(guò)熱蒸汽介質(zhì)的排量
按下式計(jì)算：
W’，-W．．K；1．
式中：W。——飽和蒸汽的排量，kgjh。
(4)安全閥氣體介質(zhì)的額定排量
按下式計(jì)算：
W,一，oK.i,CA p.i,√薺
式中：p。，——額定排放壓力，MPa;
C-氣體特性系數(shù)，為絕熱指數(shù)*的函數(shù)；
M 氣體分子量；
z 氣體壓縮系數(shù)，根據(jù)介質(zhì)的對(duì)比壓力和對(duì)比溫度確定
T 排放時(shí)閥進(jìn)口溫度，K。
1．Locate PSV: 安全閥的設(shè)置。在計(jì)算安全閥之前首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(mén)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(lái)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(guò)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(guò)大，而導(dǎo)致安全閥頻繁開(kāi)關(guān)，無(wú)法達(dá)到zui大開(kāi)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(jiàn)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(shuō)第二種做法更準(zhǔn)確，一般來(lái)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(jiàn)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)摹＿@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，以至于很多人在面試時(shí)被問(wèn)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(kāi)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)。
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，甚至不是安全閥計(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的設(shè)計(jì)至關(guān)重要！它有助于確定火炬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)負(fù)荷。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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