石油化工裝置安全閥設(shè)計(jì)規(guī)范在石油化工裝置工程設(shè)計(jì)中人們一般只重視安全閥設(shè)定壓力與排量，而忽視安全閥的進(jìn)、出口管道設(shè)計(jì)，但安全閥進(jìn)、出口管道設(shè)計(jì)的正確與否對安全閥能否在設(shè)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(hù)設(shè)備與管道的作用，一定要重視安全閥的進(jìn)、出口管道設(shè)計(jì)。現(xiàn)根據(jù)工程實(shí)踐， 就石油化工裝置安全閥的進(jìn)、出口管道設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，供同行在設(shè)計(jì)中參考。石化大型裝置的生產(chǎn)和檢修特點(diǎn),給安全閥校驗(yàn)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(yàn)法、在線校驗(yàn)法和現(xiàn)場熱態(tài)校驗(yàn)法這3種方法進(jìn)行闡述,并對各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析和比較,科學(xué)地運(yùn)用安全閥校驗(yàn)方法,順利完成安全閥校驗(yàn)任務(wù),為生產(chǎn)裝置長期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行服務(wù)。管道是設(shè)備或元件間介質(zhì)傳遞的重要部件，是工業(yè)產(chǎn)品的神經(jīng)。管道的設(shè)計(jì)是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中復(fù)雜、繁瑣的部分。石油化工裝置是由機(jī)、泵、閥和塔、罐、容器等設(shè)備組成。按這些設(shè)備各自的功能，由管道將它們有機(jī)地結(jié)合在一起。 安全閥是一種主動閥門，介質(zhì)超壓時主動敞開排出額外數(shù)量的流體，當(dāng)壓力康復(fù)正常后主動封閉并阻止介質(zhì)流出。它是壓力容器和技能體系上的重要維護(hù)設(shè)備，在航天、石化、動力、醫(yī)藥、冶金等職業(yè)的設(shè)備和設(shè)備上有廣泛的使用。因?yàn)榘踩y的功能和可靠性直接關(guān)系到設(shè)備的安全和安穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此必須在規(guī)劃、選材、制作、實(shí)驗(yàn)等方面嚴(yán)厲執(zhí)行有關(guān)規(guī)范，如API、ASME規(guī)范等，并進(jìn)行全過程嚴(yán)厲質(zhì)量管理。 | 物料編碼 | 物料描述 | 數(shù)量 | 原生產(chǎn)廠家 | 單位 | | | 10350416 | 安全閥閥瓣 PAT-749F 200-50\硬質(zhì)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(nèi)各職業(yè)對具有國外規(guī)范和*水平的安全閥的需求，從八十年代開端，在開發(fā)成功了通常安全閥之后，又研制開發(fā)了先導(dǎo)式安全閥和切換式安全閥。
二、先導(dǎo)式安全閥
先導(dǎo)式安全閥是一種由主閥和導(dǎo)閥構(gòu)成的安全閥，導(dǎo)閥響應(yīng)體系介質(zhì)壓力本身動作然后控制主閥的開關(guān)動作。先導(dǎo)式安全閥格外適用于高背壓、大流量、高壓力和設(shè)備方位緊湊的場所使用。 
1、作業(yè)原理
當(dāng)體系正常作業(yè)，先導(dǎo)式安全閥處于封閉狀況時，體系壓力經(jīng)過進(jìn)口壓力管、導(dǎo)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(chǎn)生了一個向下的凈作用力，使主閥處于封閉狀況。當(dāng)體系壓力到達(dá)整定壓力時，導(dǎo)閥敞開且滑梭封閉導(dǎo)閥進(jìn)氣通道，主閥氣室的壓力經(jīng)過導(dǎo)閥排放卸壓，因?yàn)轶w系壓力高于回座壓力，滑梭封閉進(jìn)氣通道，然后間隔流體在導(dǎo)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(jīng)過主閥泄放降壓。當(dāng)體系壓力降到必定值時，導(dǎo)閥的繃簧力克服了閥進(jìn)口壓力作用在滑梭上的力，導(dǎo)閥回座，頂桿頂開滑梭，后使得流體從頭進(jìn)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(yīng)作業(yè)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(dá)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(diào)。
（6）、導(dǎo)閥不活動型結(jié)構(gòu)規(guī)劃減少了有害介質(zhì)的排放和環(huán)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(jīng)濟(jì)各職業(yè)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(guī)程》的規(guī)則，
1、特色
（1）三通流路規(guī)劃，一個工位設(shè)備兩個一樣的安全閥，其間一個在線進(jìn)行超壓維護(hù)，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(shè)備泊車，供給接連的超壓維護(hù)，防止應(yīng)急泊車修理所帶來的昂貴費(fèi)用丟失。
（4）在每個安全閥下方，設(shè)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(zhì)，并將其引進(jìn)排放管中。
（5）疾速切換設(shè)備中設(shè)有平衡閥，因此操作簡便。
（6）適用溫度規(guī)模寬（低溫至高溫）。
（7）密封可靠，屢次動作后仍堅(jiān)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(zhuǎn)動手輪，完結(jié)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(cè)安全閥前的介質(zhì)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(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)口管道的設(shè)計(jì)
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(nèi)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(nèi)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(dāng)于安全泄放閥。
對于液壓系統(tǒng)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(yīng)與安全閥入口的面積相同。在一般設(shè)計(jì)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(yùn)行平穩(wěn)、可靠
影響安全閥可靠運(yùn)行的主要原因如下。
2.1入口管道的阻力降太大，安全閥產(chǎn)生顫振，安全閥既要滿足正常的液流運(yùn)行，又要防止容器和管道內(nèi)的壓力超壓，起到保護(hù)作用。一般情況，安全閥設(shè)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(yīng) ≥0.8倍的開啟壓力。在國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中均限制了入口管道的阻力降，且要求很嚴(yán)：國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) GB/T12241-2005《安全閥一般要求》、HG/T20570.2-95《安全閥的設(shè)置和選用》規(guī)定：入口管道的阻力降不大于安全閥設(shè)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(zhǔn)）。
結(jié)合 API標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中的壓力降應(yīng)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(nèi)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(jìn)出口標(biāo)高不同而產(chǎn)生的壓力降稱為管道靜壓力降。由于管道或系統(tǒng)的進(jìn)、出口端截面不等使流體流速變化所產(chǎn)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(yùn)行
通常安全閥應(yīng)安裝在受保護(hù)的設(shè)備或管道附近，這樣到泄壓裝置入口所產(chǎn)生的壓力損失會在允許的范圍之內(nèi)。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(yīng)安裝在遠(yuǎn)離此壓力源且壓力較穩(wěn)定的地方。在HG/T20570.2-95《安全閥的設(shè)置和選用》標(biāo)準(zhǔn)中對此有明確規(guī)定。
2.3管道應(yīng)力對安全閥及其相連管道的破壞
核算在工作溫度范圍內(nèi)管道是否需要補(bǔ)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(yùn)用計(jì)算機(jī)來計(jì)算是否需要補(bǔ)償，常用的軟件為 CAESAR。
二、石油化工裝置安全閥設(shè)計(jì)規(guī)范安全閥出口管道的設(shè)計(jì)
1.滿足安全閥流速要求
由于石油化工流程中輸送的介質(zhì)大都為易燃、易爆、有毒有害、帶腐蝕性液體，為防止環(huán)境污染。安全閥開啟后排放的液體必須嚴(yán)格控制，在國內(nèi)石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國外ASME標(biāo)準(zhǔn)中也有相關(guān)要求。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20570.2-95《安全閥的設(shè)置和選用》明確規(guī)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(yīng)等于或大于泄放閥的出口面積。因此安全閥管道設(shè)計(jì)時，排放管的通道截面積應(yīng)不小于安全閥出口截面積。當(dāng)多臺安全閥向一個總管排放時，排放總管的截面積應(yīng)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(yùn)行平穩(wěn)、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(wěn)定性增加。背壓是指由排放系統(tǒng)中的壓力而在泄壓裝置出口處產(chǎn)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(chǎn)生顫振和頻跳。在常規(guī)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(bǔ)償附加背壓，這時，建議排放背壓不應(yīng)超過允許的超壓，當(dāng)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(jù)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(guī)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(dāng)總背壓大于5%整定壓力時，可選用先導(dǎo)式安全閥。
2.2排放管道中靜載荷以及排放時反作用力產(chǎn)生的入口應(yīng)力。不正確的安全閥排放管道設(shè)計(jì)會產(chǎn)生應(yīng)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(shè)置來消除應(yīng)力對系統(tǒng)的破壞。安全閥的排放系統(tǒng)分為開式和閉式兩種，計(jì)算其應(yīng)力分別采用不同的方法。
3.安全閥出口介質(zhì)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(biāo)高必須高于火炬氣匯集管的標(biāo)高，能自泄到排放總管內(nèi)。
3.2安全閥的排放管道應(yīng)坡向主管，盡量避免袋型彎，無法避免時，在低點(diǎn)要設(shè)易接近的放凈閥，對于易凝汽體，在低點(diǎn)設(shè)蒸汽伴熱管，以免積液。
3.3排放管與主管的連接，應(yīng)順介質(zhì)流向45°角斜接到放空總管頂部，既可以防止總管內(nèi)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(yīng)妥善支撐，以防泄壓時過大彎矩造成管道應(yīng)力值超過許用應(yīng)力范圍，支撐方法應(yīng)根據(jù)安全閥所在的設(shè)備或管道附屬構(gòu)件的具體情況而定。
3.5應(yīng)防止出現(xiàn)任何可能導(dǎo)致排放管道阻塞的條件，必要時應(yīng)設(shè)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(yīng)導(dǎo)至安全地點(diǎn)，應(yīng)特別注意危險(xiǎn)介質(zhì)的排放及疏液。
三、石油化工裝置安全閥設(shè)計(jì)規(guī)范結(jié)語
安全閥為石油化工生產(chǎn)裝置安全生產(chǎn)保駕護(hù)航，職責(zé)重大，其進(jìn)、出口管道的設(shè)計(jì)關(guān)系安全閥能否正常運(yùn)行。安全閥進(jìn)、出口管道設(shè)計(jì)應(yīng)該是比較復(fù)雜的，本文從滿足安全閥流速要求，保證安全閥運(yùn)行平穩(wěn)、可靠等方面結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對安全閥管道設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，供設(shè)計(jì)同行以及石油化工生產(chǎn)企業(yè)參考。
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