石油化工裝置安全閥設計規范在石油化工裝置工程設計中人們一般只重視安全閥設定壓力與排量，而忽視安全閥的進、出口管道設計，但安全閥進、出口管道設計的正確與否對安全閥能否在設定的壓力與排量下工作影響極大。因此，要使安全閥真正起到保護設備與管道的作用，一定要重視安全閥的進、出口管道設計。現根據工程實踐， 就石油化工裝置安全閥的進、出口管道設計進行探討，供同行在設計中參考。石化大型裝置的生產和檢修特點,給安全閥校驗工作帶來諸多影響因素。通過對目前常用的安全閥離線校驗法、在線校驗法和現場熱態校驗法這3種方法進行闡述,并對各自的優缺點進行分析和比較,科學地運用安全閥校驗方法,順利完成安全閥校驗任務,為生產裝置長期、穩定、安全運行服務。管道是設備或元件間介質傳遞的重要部件，是工業產品的神經。管道的設計是工業產品設計中復雜、繁瑣的部分。石油化工裝置是由機、泵、閥和塔、罐、容器等設備組成。按這些設備各自的功能，由管道將它們有機地結合在一起。 安全閥是一種主動閥門，介質超壓時主動敞開排出額外數量的流體，當壓力康復正常后主動封閉并阻止介質流出。它是壓力容器和技能體系上的重要維護設備，在航天、石化、動力、醫藥、冶金等職業的設備和設備上有廣泛的使用。因為安全閥的功能和可靠性直接關系到設備的安全和安穩運轉，因此必須在規劃、選材、制作、實驗等方面嚴厲執行有關規范，如API、ASME規范等，并進行全過程嚴厲質量管理。 | 物料編碼 | 物料描述 | 數量 | 原生產廠家 | 單位 | | | 10350416 | 安全閥閥瓣 PAT-749F 200-50\硬質合金 | 1.000 | S3 | 個 | | | 10203780 | 安全閥 A41H-16C-25 整定壓力1.0Mpa | 1.000 | S3 | 個 | | | 10073352 | 安全閥 A27W-10T-40 | 1.000 | S3 | 個 | | | 10204116 | 安全閥 A48Y-16C-150 | 2.000 | S3 | 個 | | | 10342071 | 安全閥 A21H-16P-25 | 1.000 | S3 | 個 | | | 10133360 | 安全閥 A28H-16C-25 | 2.000 | S3 | 個 | | | 10090850 | 安全閥 A28H-16C-32 | 1.000 | S3 | 個 | | | 10046413 | 安全閥 A28H-10-15 | 5.000 | S3 | 個 | | | 10215146 | 安全閥通用型 600LB/RF×600LB/RF 1E2 WCB 304/STL | 1.000 | S3 | 個 | | | 10065771 | 安全閥 A28H-16C-50 | 1.000 | S3 | 個 | | | 10343674 | 安全閥 DA22Y-40P-10 | 1.000 | S3 | 個 | | | 10042575 | 安全閥 A27H-10-50 | 1.000 | S3 | 個 | | | 10107263 | 安全閥 A48Y-16C-100 | 1.000 | S3 | 個 | | | 10032968 | 安全閥 A28H-16-15 | 4.000 | S3 | 個 | | | 10007095 | 安全閥 A28H-16C-65 | 1.000 | S3 | 個 | | | | | | | | |
為了滿意國內各職業對具有國外規范和*水平的安全閥的需求，從八十年代開端，在開發成功了通常安全閥之后，又研制開發了先導式安全閥和切換式安全閥。
二、先導式安全閥
先導式安全閥是一種由主閥和導閥構成的安全閥，導閥響應體系介質壓力本身動作然后控制主閥的開關動作。先導式安全閥格外適用于高背壓、大流量、高壓力和設備方位緊湊的場所使用。 
1、作業原理
當體系正常作業，先導式安全閥處于封閉狀況時，體系壓力經過進口壓力管、導閥和氣室壓力管傳到主閥閥瓣頂部的圓頂氣室，然后在主閥瓣上產生了一個向下的凈作用力，使主閥處于封閉狀況。當體系壓力到達整定壓力時，導閥敞開且滑梭封閉導閥進氣通道，主閥氣室的壓力經過導閥排放卸壓，因為體系壓力高于回座壓力，滑梭封閉進氣通道，然后間隔流體在導閥中的活動，這時主閥氣室的壓力急劇下降，主閥閥瓣*打開，流體經過主閥泄放降壓。當體系壓力降到必定值時，導閥的繃簧力克服了閥進口壓力作用在滑梭上的力，導閥回座，頂桿頂開滑梭，后使得流體從頭進入主閥的圓頂氣室，封閉主閥。
2、特色
（1）、閥座軟密封確保安全閥起跳前后的杰出密封性。
（2）、答應作業壓力接近安全閥的整定壓力。
（3）、較小超壓就能使安全閥主閥敏捷到達全啟狀況。
（4）、安全閥動作功能和敞開高度不受背壓的影響。
（5）、啟閉壓差可調。
（6）、導閥不活動型結構規劃減少了有害介質的排放和環境污染。
（7）、可在線檢測安全閥的整定壓力。
3、操作過程
（1）、投用安全閥
先投子閥，后投主閥
（2）、切除安全閥
先切主閥，后切子閥
三、切換式安全閥
安全閥廣泛使用于國民經濟各職業中，作為鍋爐和壓力容器及管道的安全附件，依照國家《壓力容器安全技能督查規程》的規則，
1、特色
（1）三通流路規劃，一個工位設備兩個一樣的安全閥，其間一個在線進行超壓維護，而另一個則作為修理備用。
（2）換向體系操作安全、簡便、方便。
（3）疾速切換無需設備泊車，供給接連的超壓維護，防止應急泊車修理所帶來的昂貴費用丟失。
（4）在每個安全閥下方，設備有一個泄出閥，用以安全、有用的泄出待拆開安全閥前的介質，并將其引進排放管中。
（5）疾速切換設備中設有平衡閥，因此操作簡便。
（6）適用溫度規模寬（低溫至高溫）。
（7）密封可靠，屢次動作后仍堅持所需密封性。
2、操作過程
（1）查看兩路泄放閥，使其處于封閉狀況。
（2）敞開平衡閥。
（3）轉動手輪，完結切換。
（4）封閉平衡閥。
（5）敞開處于備用方位的泄放閥，使這一側安全閥前的介質排空。
（6）卸下需修理、替換的備用安全閥。
一、石油化工裝置安全閥設計規范進口管道的設計
1.滿足安全閥開啟流速要求
安全閥按開啟高度分類有微啟式和全啟式及中啟式三種開啟方式。
1.1微啟式安全閥
微啟式安全閥指閥瓣的開啟高度是閥座內徑的1/15～1/20。微啟式安全閥的動作特性是比例作用式的。
1.2全啟式安全閥
全啟式安全閥是指閥瓣的開啟高度是閥座內徑1/3～1/4。全啟式安全閥的動作特性屬于兩段作用式安全閥。
1.3中啟式安全閥
中啟式安全閥是指閥瓣的開啟高度介于微啟式與全啟式之間。其動作特性通常相當于安全泄放閥。
對于液壓系統上用的安全閥，采用微啟式，而對大型石油化工工藝流程中用的安全閥，普遍采用全啟式。安全閥的配管，入口管道直徑不小于安全閥的入口直徑；要求壓力容器與泄壓閥之間的所有管道和管件通孔的面積應與安全閥入口的面積相同。在一般設計工程中入口隔離閥的小流道面積選用等于或大于安全閥的入口面積。
2.保證安全閥運行平穩、可靠
影響安全閥可靠運行的主要原因如下。
2.1入口管道的阻力降太大，安全閥產生顫振，安全閥既要滿足正常的液流運行，又要防止容器和管道內的壓力超壓，起到保護作用。一般情況，安全閥設定的開啟壓力，為正常流程工作壓力的1.15倍，排放壓力為 1.05～1.15倍的開啟壓力。回座壓力應 ≥0.8倍的開啟壓力。在國內外標準中均限制了入口管道的阻力降，且要求很嚴：國內標準 GB/T12241-2005《安全閥一般要求》、HG/T20570.2-95《安全閥的設置和選用》規定：入口管道的阻力降不大于安全閥設定壓力（表壓）3%。因此在任何情況下，該壓力降都不得超過整定壓力的3%或大允許啟閉壓差的1/3（以兩者中的較小值為準）。
結合 API標準，國內標準中的壓力降應理解為管道總阻力降，包括：管道摩擦阻力降、管道靜壓力降、管道速度阻力降。管道摩擦阻力降由兩部分組成：一部分是流體在管道內流動，由流體與管壁摩擦而引起的阻力降；另一部分是流體通過管件的變徑、變方向的部位和閥門時引起的阻力降。由于管道進出口標高不同而產生的壓力降稱為管道靜壓力降。由于管道或系統的進、出口端截面不等使流體流速變化所產生的壓差稱為速度壓力降。若安全閥入口管道的總壓力降超過安全閥整定壓力的3%，可增大入口管徑以降低壓力降。
2.2安全閥距離壓力波動源太近影響安全閥的正常運行
通常安全閥應安裝在受保護的設備或管道附近，這樣到泄壓裝置入口所產生的壓力損失會在允許的范圍之內。但是，如果壓力源處存在著壓力波動，且壓力的峰值接近于安全閥的整定壓力，這時安全閥應安裝在遠離此壓力源且壓力較穩定的地方。在HG/T20570.2-95《安全閥的設置和選用》標準中對此有明確規定。
2.3管道應力對安全閥及其相連管道的破壞
核算在工作溫度范圍內管道是否需要補償；同時要核算與安全閥入口管道相連的工藝管道熱脹冷縮的長度變化。通常運用計算機來計算是否需要補償，常用的軟件為 CAESAR。
二、石油化工裝置安全閥設計規范安全閥出口管道的設計
1.滿足安全閥流速要求
由于石油化工流程中輸送的介質大都為易燃、易爆、有毒有害、帶腐蝕性液體，為防止環境污染。安全閥開啟后排放的液體必須嚴格控制，在國內石油化工行業標準、國外ASME標準中也有相關要求。行業標準HG/T20570.2-95《安全閥的設置和選用》明確規定：安全閥出口管道直徑不小于安全閥的出口直徑；在ASME 第 VIII卷也有要求：推薦出口隔離閥的小流道面積應等于或大于泄放閥的出口面積。因此安全閥管道設計時，排放管的通道截面積應不小于安全閥出口截面積。當多臺安全閥向一個總管排放時，排放總管的截面積應保證能夠接受所有可能同時向其排放的安全閥的總排放量。
2.保證安全閥運行平穩、可靠
2.1背壓過大造成安全閥開啟壓力偏差，流量下降，不穩定性增加。背壓是指由排放系統中的壓力而在泄壓裝置出口處產生的壓力，分為附加背壓和排放背壓。背壓傾向于減小閥門開啟的提升力，還會使安全閥產生顫振和頻跳。在常規安全閥（非平衡彈簧承載式安全閥）使用中，附加背壓為恒值時，可降低彈簧載荷以補償附加背壓，這時，建議排放背壓不應超過允許的超壓，當允許的超壓為 10%時，排放背壓不能超過整定壓力的10%。在安全閥出口管道配置時，首先根據工藝流程圖所給管徑、安全閥的形式和整定壓力以及終管道走向布置，核算背壓是否符合規范要求。一般總背壓不大于 10%整定壓力時選用非平衡彈簧承載式安全閥；總背壓大于 10%整定壓力，小于50%整定壓力時選用平衡波紋式安全閥；當總背壓大于5%整定壓力時，可選用先導式安全閥。
2.2排放管道中靜載荷以及排放時反作用力產生的入口應力。不正確的安全閥排放管道設計會產生應力并傳遞給安全閥及其入口管道。可通過正確的安裝和支撐方式、合適的管道撓度設置來消除應力對系統的破壞。安全閥的排放系統分為開式和閉式兩種，計算其應力分別采用不同的方法。
3.安全閥出口介質密閉排放
3.1安全閥出口管朝向向下，意味著安全閥的安裝標高必須高于火炬氣匯集管的標高，能自泄到排放總管內。
3.2安全閥的排放管道應坡向主管，盡量避免袋型彎，無法避免時，在低點要設易接近的放凈閥，對于易凝汽體，在低點設蒸汽伴熱管，以免積液。
3.3排放管與主管的連接，應順介質流向45°角斜接到放空總管頂部，既可以防止總管內的凝液倒入支管，又可降低管路壓力降，DN≤40的管子可以90°垂直連接。
3.4安全閥出口管道應妥善支撐，以防泄壓時過大彎矩造成管道應力值超過許用應力范圍，支撐方法應根據安全閥所在的設備或管道附屬構件的具體情況而定。
3.5應防止出現任何可能導致排放管道阻塞的條件，必要時應設置排泄孔，以防止雨、雪、冷凝液等積聚在排放管中。安全閥的排放及疏液應導至安全地點，應特別注意危險介質的排放及疏液。
三、石油化工裝置安全閥設計規范結語
安全閥為石油化工生產裝置安全生產保駕護航，職責重大，其進、出口管道的設計關系安全閥能否正常運行。安全閥進、出口管道設計應該是比較復雜的，本文從滿足安全閥流速要求，保證安全閥運行平穩、可靠等方面結合國內外相關標準對安全閥管道設計進行闡述，供設計同行以及石油化工生產企業參考。
|
