安全閥計(jì)算及選型+課件

1、7、安全閥計(jì)算及選型7 安全閥計(jì)算及選型目 錄1.0 編制目的2.0 適用范圍3.0 相關(guān)規(guī)范及參考資料4.0 基本概念5.0 安全閥選型6.0 安全閥計(jì)算7.0 計(jì)算舉例附錄A 計(jì)算書封面 1頁(yè)附錄B 安全閥代號(hào)及主要參數(shù) 4頁(yè)（1） 安全閥型號(hào)編制方法（2） 國(guó)產(chǎn)安全閥流道直徑及流道面積（3） 上閥牌安全閥整定壓力分級(jí)表（4） 上閥牌（常規(guī)）安全閥系列附錄C 常用隔熱材料及其制品的性能指標(biāo) 1頁(yè)附錄D 液化氣臨界參數(shù)及在不同溫度下飽和蒸汽壓 4頁(yè)表3-1常用烴類臨界溫度和臨界壓力表3-2主要液化石油氣各組分在0以下飽和蒸汽壓表3-3液化氣在0以上飽和蒸汽壓附錄E 氣體特性系數(shù)及部分物性 2

2、頁(yè)附錄F 上閥牌安全閥結(jié)構(gòu)參數(shù) 12頁(yè)437、安全閥計(jì)算及選型1.0 編制目的統(tǒng)一安全閥計(jì)算方法及選型原則。2.0 適用范圍適用于本公司石油化工中小項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，與工藝和公用工程介質(zhì)相關(guān)的設(shè)備或管道上的安全閥。3.0 相關(guān)規(guī)范及參考資料3.1 規(guī)范(1) 石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB50160-92（1999年版），第四章第四節(jié)。(2) 石油和天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50183-2004，第6.8節(jié)。(3) 石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范SH3007-1999，第3.1.4節(jié)。(4) 液化烴球形儲(chǔ)罐安全設(shè)計(jì)規(guī)范 SH3136-2003，第6.2節(jié)。(5) 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)

3、督局，1999154號(hào)，附件五。(6) 鋼制壓力容器 GB150-1998，附錄B。(7) 安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 TSG ZF001-2006，質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫總局。(8) 彈簧直接載荷式安全閥 GB12243。3.2 參考資料(1) 化工安全設(shè)計(jì)崔克清等人編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2004.5，第一版(2) 安全閥周震主編，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.7，第一版(3) 石油化工裝置 工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè) 第一篇 設(shè)計(jì)與計(jì)算（修訂本），中國(guó)石化出版社，1997.4，第一版第二次印刷，第九章第一節(jié)。(4) 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 下冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，第24章11節(jié)。(5) 石化工藝及系統(tǒng) 設(shè)計(jì)實(shí)用技

4、術(shù)問(wèn)答 章日讓編著，中石化出版社，2000.6(6) 安全閥樣本3.3 使用說(shuō)明(1) 安全閥在工藝流程中設(shè)置條件、個(gè)數(shù)、是否與爆破板串聯(lián)、串/并聯(lián)時(shí)開(kāi)啟壓力（爆破壓力）間關(guān)系、工藝計(jì)算方法等，以現(xiàn)行規(guī)范為準(zhǔn)。(2) 有關(guān)基本概念、安全閥種類結(jié)構(gòu)、選型等，主要查閱參考資料。應(yīng)特別指出，規(guī)范(3)、(4)中規(guī)定，可燃液體、液化烴介質(zhì)臥式和球形儲(chǔ)罐，應(yīng)設(shè)全啟式雙（并聯(lián)）安全閥。4.0節(jié)中大部分術(shù)語(yǔ)取自規(guī)范(7)。4.0 基本概念4.1 名稱術(shù)語(yǔ)(1) 安全閥 一種自動(dòng)啟閉閥門，它不借助任何外力而是利用工作介質(zhì)本身的作用力，排出額定數(shù)量流體，以防止被保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)壓力超過(guò)額定安全值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，閥

5、門關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。(2) 直接載荷（作用）式安全閥 僅靠直接的機(jī)械加載裝置如重錘、杠桿加重錘或彈簧克服由閥瓣下介質(zhì)壓力所產(chǎn)生作用力的安全閥。(3) 平衡式（背壓平衡式）安全閥 采用某些元件，把安全閥出口壓力（背壓）對(duì)動(dòng)作特性（如整定壓力、回座壓力、排量）的影響降低到最小限度的安全閥，如波紋管式安全閥。(4) 先導(dǎo)式（導(dǎo)閥式）安全閥 依靠從導(dǎo)閥排出介質(zhì)驅(qū)動(dòng)或控制的安全閥，導(dǎo)閥本身應(yīng)是直接載荷式（輔助）閥。(5) 帶動(dòng)力輔助裝置的安全閥 借助一個(gè)動(dòng)力裝置（如氣壓、液壓、電磁），可以在壓力低于正常整定壓力時(shí)開(kāi)啟的安全閥。(6) 安全閥分類A、 按作用原理 a. 直接載荷式 如重錘式、彈簧式、

6、波紋管式 b. 非直接載荷式 如導(dǎo)閥式、帶動(dòng)力輔助裝置式B、 按閥瓣開(kāi)啟高度 a. 全啟式 升程h（喉徑） b. 微啟式 h（或）C、 按有無(wú)（背壓）平衡 a. 平衡式 如波紋管式、導(dǎo)閥式 b. 非平衡式 常規(guī)彈簧式安全閥D、 按結(jié)構(gòu) a. 閥帽是否封閉 全封閉式、不封閉式 b. 是否帶扳手 帶扳手式、不帶扳手式 c. 是否帶散熱片或夾套 帶、不帶(7) 整定壓力（定壓，開(kāi)啟壓力） 安全閥在線運(yùn)行條件下，開(kāi)始開(kāi)啟時(shí)的預(yù)定壓力，是在安全閥進(jìn)口處測(cè)得的表壓力。在該壓力下，在規(guī)定的運(yùn)行條件下由介質(zhì)壓力產(chǎn)生的使閥門開(kāi)啟的作用力，同使閥瓣保持在閥座上的作用力相平衡。(8) 排放（泄放）壓力 閥瓣開(kāi)始開(kāi)啟

7、后，閥瓣開(kāi)啟高度達(dá)到最大升程時(shí)的閥入口處壓力，其數(shù)值等于整定壓力與超過(guò)壓力（積聚壓力）之和。(9) 超過(guò)壓力 超過(guò)安全閥整定壓力的增量，通常用整定壓力的百分?jǐn)?shù)表示。(10) 額定排放壓力 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的排放壓力上限值。(11) 回座壓力 安全閥排放后其閥瓣重新與閥座接觸，即開(kāi)啟高度為零時(shí)的進(jìn)口靜壓力，通常以整定壓力的百分?jǐn)?shù)表示。(12) 啟閉壓差 整定壓力與回座壓力之差。通常以整定壓力的百分?jǐn)?shù)表示；當(dāng)整定壓力小于0.3MPa時(shí)，則以MPa為單位表示。(13) 背壓力（背壓） 安全閥排放出口處壓力，數(shù)值等于排放背壓力（動(dòng)背壓、積聚背壓）與附加背壓（靜背壓、疊加背壓）之和。(14) 排放背壓

8、力 由于介質(zhì)流動(dòng)經(jīng)安全閥及閥后排放系統(tǒng)而在閥出口處形成的壓力。(15) 附加背壓力 安全閥即將動(dòng)作（開(kāi)啟）前，在其出口處存在的靜壓力，是由大氣壓或其他壓力源在排放系統(tǒng)中引起的。(16) 密封試驗(yàn)壓力 進(jìn)行密封試驗(yàn)時(shí)的進(jìn)口壓力，在該壓力下測(cè)量通過(guò)閥瓣與閥座密封面間的泄漏率。(17) 閥瓣開(kāi)啟高度（升程） 閥瓣升起離開(kāi)關(guān)閉位置的位移。(18) 流道面積（又稱泄放面積、噴咀面積） 閥進(jìn)口端至關(guān)閉件的密封面間流道最小橫截面積，用以計(jì)算無(wú)任何阻力影響時(shí)的理論排量。對(duì)于全啟式安全閥，其流道面積對(duì)應(yīng)其喉徑處截面積。(19) 流道直徑（喉徑） 對(duì)應(yīng)于流道面積的直徑。(20) 簾面積（環(huán)隙面積） 微啟式安全閥當(dāng)

9、閥瓣在閥座上方升啟時(shí)，在其密封面之間形成的圓柱面形或者圓錐面形的流通面積。(21) 實(shí)際泄放面積 選定安全閥的最小流道面積，又稱選定噴咀面積，它對(duì)應(yīng)于實(shí)際泄放量。實(shí)際泄放面積應(yīng)大于有效泄放面積。(22) 有效泄放面積（計(jì)算噴咀面積） 用公式圖表計(jì)算出的泄放面積，即需要最小泄放面積。(23) 理論排（放）量 流道面積與安全閥流道面積相等的理想噴管（咀）的計(jì)算排量，以質(zhì)量或容積流率表示。(24) 實(shí)際排（放）量 當(dāng)進(jìn)口壓力為額定排量壓力時(shí)，由試驗(yàn)測(cè)定的實(shí)際通過(guò)安全閥排量。(25) 排量系數(shù) 實(shí)際排量與理論排量之比。(26) 額定排量系數(shù) 排量系數(shù)與減低系數(shù)（取0.9）的乘積。(27) 額定排量 實(shí)

10、際排量中允許作為安全閥應(yīng)用基準(zhǔn)的那一部分，其數(shù)值可取以下三者之一：A、 實(shí)際排量乘以減低系數(shù)（取0.9）；B、 理論排量乘以排量系數(shù)，再乘以減低系數(shù)（取0.9）；C、 理論排量乘以額定排量系數(shù)。(28) 提升裝置（扳手） 為手動(dòng)開(kāi)啟安全閥的裝置，它利用外力（人扳動(dòng)）來(lái)降低使安全閥保持關(guān)閉的彈簧載荷。(29) 頻跳 安全閥閥瓣快速異常地來(lái)回運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中閥瓣接觸閥座。(30) 顫振 安全閥閥瓣快速異常地來(lái)回運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中閥瓣不接觸閥座。(31) 卡阻 安全閥閥瓣在開(kāi)啟或關(guān)閉中產(chǎn)生的卡澀現(xiàn)象。(32) 容器最大工作壓力 容器在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最大壓力，大于正常操作壓力（流程模擬計(jì)算值

11、）。(33) 容器設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)中指定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于安全閥整定壓力。(34) 容器最大允許工作壓力 指在設(shè)計(jì)溫度下，容器頂部所允許承受的最大表壓力。該壓力是根據(jù)容器各部分殼體的有效厚度計(jì)算所得，且取最小值。該壓力數(shù)值上不低于安全閥（全開(kāi)時(shí)）的排放壓力，即整定壓力與超過(guò)壓力之和。4.2 與安全閥相關(guān)各種壓力間關(guān)系（見(jiàn)下示意圖）符號(hào)含義：PMW 容器最大允許工作壓力，MPa PD 容器設(shè)計(jì)壓力，MPa； TD 容器設(shè)計(jì)溫度， PW 容器最大工作壓力，MPa P0 容器正常操作壓力，MPa PS 安全閥整定壓力，MPa Pd 安全閥排放壓力，MP

12、aA；PdPS+0.1 超過(guò)壓力系數(shù)，1。取值如下： 對(duì)壓力容器：非受火工況1.1；受火工況1.2；飽和水蒸汽1.03 Psf 安全閥密封壓力，MPa Ph 回座壓力，MPa PB 背壓力，MPa設(shè)備專業(yè)以PMW校核容器 PMW 容器最大允許工作壓力 PMWPd有效壁厚 Pd 安全閥排放壓力以PD/TD計(jì)算容 PD 容器設(shè)計(jì)壓力 PDPS器壁厚 PS 安全閥整定壓力（） Psf 安全閥密封壓力 Ph 安全閥回座壓力 Ph(0.930.97)PS PW 容器最大工作壓力 PWPO+最大波動(dòng)壓 PO 容器正常操作壓力 普通彈簧式PB0.1PS PB 安全閥背壓力波紋管式 PB0.3PS 導(dǎo)閥式 P

13、B0.6PS Pi 容器出口至安全閥入口壓降，Pi 0.03PS注(1)受火工況輔助安全閥整定壓力按其主閥PS的1.05倍。 (2)PS取值：PW1.8MPa，PSPW+0.18；1.8PW4MPa，PS1.1PW；4PW8MPa，PSPW+0.4；PW8MPa，PS1.05PW；對(duì)于常溫液化氣取50飽和蒸汽壓。5.0 安全閥選型5.1 安全閥類型代號(hào)及主要參數(shù) 參見(jiàn)附錄B 安全閥代號(hào)及主要參數(shù)5.2 選型要點(diǎn) 取自參考資料(3)(1) 排放可壓縮流體如氣體、蒸汽時(shí)，應(yīng)選全啟式安全閥。(2) 排放不可壓縮流體如水、油、有機(jī)液體等，可選用微啟或全啟安全閥；對(duì)液化烴類儲(chǔ)罐，應(yīng)選全啟式安全閥。(3)

14、 排放水蒸汽、空氣、氮?dú)鈺r(shí)，可選帶扳手安全閥，以便用扳手在低于設(shè)定壓力時(shí)緊急排放，及檢查閥瓣靈活程度。(4) 全封閉式彈簧安全閥或不封閉式彈簧安全閥的使用溫度分別超過(guò)235或300時(shí)，應(yīng)選用帶散熱片式安全閥；介質(zhì)溫度降低發(fā)生凝固或析出固體時(shí)，選帶夾套式。(5) 排放介質(zhì)允許泄露至大氣時(shí)，選用不封閉式安全閥；不允許泄露至大氣的介質(zhì)如易燃易爆、有毒流體，應(yīng)選全封閉式安全閥。(6) 排放有強(qiáng)腐蝕、極度危害、劇毒介質(zhì)，選用波紋管式安全閥。(7) 安全閥（總）背壓與其整定壓力之比（%） 10 30 60 選用安全閥類型 常規(guī)彈簧式 （波紋管）平衡式 先導(dǎo)式(8) 用于液體膨脹排放時(shí)，對(duì)不燃、無(wú)毒介質(zhì)，可

15、采用螺紋連接式，一般入/出DN20/25；其余用途均采用法蘭式連接。(9) 安全閥公稱壓力等級(jí)應(yīng)不低于相連設(shè)備接管法蘭的壓力溫度等級(jí)。(10) 安全閥閥體材質(zhì)應(yīng)不低于相連設(shè)備或管道材質(zhì)；石化項(xiàng)目中不用灰鑄鐵材質(zhì)；當(dāng)為腐蝕介質(zhì)或含有敏感性雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)避開(kāi)應(yīng)力破裂腐蝕的環(huán)境組合（參見(jiàn)石油化工管道設(shè)計(jì)器材選用通則SH3059-2001中附錄E），尤其是奧氏體不銹鋼材質(zhì)，易引起應(yīng)力腐蝕破裂的介質(zhì)環(huán)境組合較多。(11) 與安全閥入口相連的設(shè)備管口，其公稱直徑不應(yīng)小于安全閥入口公稱直徑；與安全閥出口直接相連的配管，其公稱直徑不應(yīng)小于安全閥出口公稱直徑。(12) 特別指出，盡量少用或不用微啟式安全閥，因樣本中

16、一般無(wú)開(kāi)啟高度，無(wú)法檢驗(yàn)泄放面積。6.0 安全閥計(jì)算安全閥計(jì)算方法以前述規(guī)范（5）中的附錄五為主，因其為規(guī)范（3）和（4）中指定的計(jì)算方法。6.1 壓力容器安全泄放量（1）壓縮氣體或水蒸汽壓力容器 Ws=2.8310-3d2 kg/h （6.1-1） 式中：Ws壓力容器的安全泄放量，kg/h； d壓力容器進(jìn)口管內(nèi)徑，mm； 壓力容器進(jìn)口管內(nèi)氣體流速，m/s； 容器進(jìn)口壓力、溫度下氣體密度，kg/m3。本文注：2.8310-3=0.7853600/(1000)2。（2）液化氣體壓力容器的安全泄放量（液化氣即液化烴定義見(jiàn)GB50160）A介質(zhì)為易燃液化氣或位于有可能發(fā)生火災(zāi)環(huán)境下工作的非易燃液化氣

17、a無(wú)絕熱材料保溫層的壓力容器WS= kg/h （6.1-2）b有完善的絕熱材料保溫層的液化氣壓力容器WS= kg/h （6.1-3）式（6.1-2）、（6.1-3）中：Ws壓力容器安全泄放量，kg/h； q在泄放壓力下液化氣體的汽化潛熱，KJ/kg；F壓力容器表面積折減系數(shù)，0F1.0 0.3 壓力容器裝在地面以下，并用沙土覆蓋； F= 1.0 壓力容器在地面以上安裝； 0.6 當(dāng)容器設(shè)置大于10L/（m2min）水噴淋。常溫下絕熱材料層導(dǎo)熱系數(shù)，KJ/（mh） 注 1w/(m)=0.859845kcal/( mh)4.184=3.598KJ/( mh) 取值參見(jiàn)附錄C 常用隔熱材料及制品的性

18、能指標(biāo)絕熱主材料層厚度，m；t泄放壓力下的飽和溫度，；純物質(zhì)參見(jiàn)附錄D 液化氣臨界參數(shù)及在不同溫度下飽和蒸汽壓Ar容器受熱面積，m2。公式如下： 半球形封頭臥式壓力容器：Ar=D0L 橢圓形封頭臥式壓力容器：Ar=D0（L+ 0.3D0）； 立式壓力容器：Ar=D0L； 球形壓力容器： Ar=0.5D02或 二者中取 從地面起至7.5m高以下外表面積 較大值 Ar公式中：D0 壓力容器外徑，m； L 壓力容器總長(zhǎng)，m； L 壓力容器內(nèi)最高液位，m。B介質(zhì)為非易燃液化氣體的壓力容器，置于無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境下工作時(shí)，安全泄放量可根據(jù)有無(wú)絕熱層，分別參照式（6.1-2）或（6.1-3）的計(jì)算結(jié)果，取值

19、不得低于計(jì)算值的30%。（3）有化學(xué)反應(yīng)的壓力容器由于化學(xué)反應(yīng)使氣體體積增大的壓力容器，其安全泄放量，應(yīng)根據(jù)壓力容器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所需時(shí)間或壓力上升速度來(lái)確定，多以爆破板與安全閥組合。注 以上泄放量計(jì)算方法取自規(guī)范（5）中的附件五。（4）壓力容器超壓原因：火災(zāi)；操作失誤；動(dòng)力故障三種原因。泄放量考慮的原則是，只考慮一次事故受害設(shè)備各種可能原因造成的最大泄放量，不應(yīng)把各種事故原因造成的泄放量全部疊加。以下為除火災(zāi)以外其余事故原因造成的泄放量計(jì)算方法，取自參考資料（3）的第330頁(yè)。A當(dāng)為單相操作內(nèi)部無(wú)加熱的設(shè)備出口閥因誤操作而關(guān)閉時(shí)，安全閥泄放量可為設(shè)備總進(jìn)料量。B塔頂冷凝器給水（冷媒）供應(yīng)中斷時(shí)，

20、塔頂安全閥泄放量可為塔頂餾出工藝物料總量（含頂回流量）；如果汽提蒸汽壓力高于安全閥整定壓力，還應(yīng)包括正常操作最大蒸汽量。C回流中斷時(shí)，熱源僅由塔進(jìn)料帶入者，塔頂安全閥泄放量可為塔總進(jìn)料的汽化量；如還有其他熱源（中間再沸器、塔底再沸器）時(shí)，還要考慮這部分熱量形成的汽化量。D塔頂冷凝冷卻空冷器風(fēng)扇電機(jī)故障（在無(wú)百葉窗時(shí)），塔頂安全閥泄放量按“B款”泄放量的75%計(jì)取。E兩相操作的壓力容器出口閥誤關(guān)閉時(shí)（只考慮氣相出口）的泄放量a設(shè)備內(nèi)無(wú)加熱盤管時(shí)，泄放量為正常操作最大氣體出料量；b設(shè)備內(nèi)有加熱盤管時(shí)，還應(yīng)另外計(jì)入加熱汽化量。F換熱器管束（一根管）破裂，換熱器上低壓側(cè)安全閥泄放量（*）a高壓側(cè)介質(zhì)為

21、氣相時(shí) Wg=246.3104d2（pv）0.5 kg/h （6.1-4）b高壓側(cè)介質(zhì)為液相時(shí) WL=16.8104d2（p/）0.5 m3/h （6.1-5） 式（6.1-4/5）中：Wg 氣體泄放量，kg/h； WL液體泄放量，m3/h； d 換熱管內(nèi)徑，m； p 換熱器高低壓側(cè)壓差，MPa； v 氣體密度，kg/m3； 液體相對(duì)密度，無(wú)因次。（*） 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)設(shè)計(jì)壓力小于高壓側(cè)的2/3時(shí)，按閥門故障處理（摘自HG/T20570.2-95）二冊(cè)G充滿液體的壓力容器或管道內(nèi)液體受熱膨脹時(shí)的安全閥泄放量WL=0.00361 m3/h （6.1-6） 式中： WL 液體泄放量，m3/h； 液體膨脹

22、系數(shù)，l/(l，)，取值如下： 介質(zhì) 水 輕烴 汽油 餾分油 渣油 0.00018 0.0018 0.00144 0.00108 0.00072 Q輸入熱量，W； 液體相對(duì)密度； Cp液體定壓比熱，KJ/kg； V體積流率，m3/h； t受熱后液體溫升，。6.2 安全閥排放能力（泄放面積）計(jì)算（1）氣體介質(zhì)（水蒸汽除外）A臨界條件 即： （6.2-1）A= mm2 （6.2-2）B亞臨界條件 即： （6.2-3）A= mm2 （6.2-4）（6.2-1）（6.2-4）式中： Ws安全泄放量，由6.1節(jié)方法計(jì)算，kg/h； K安全閥排放系數(shù)，無(wú)因次，0K1， 可理解為排量系數(shù)或額定排量系數(shù)，參見(jiàn)

23、4.1節(jié)（25）、（26） K與安全閥結(jié)構(gòu)有關(guān)，應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定；當(dāng)無(wú)實(shí)驗(yàn)值時(shí)按下述規(guī)定選?。喝珕⑹桨踩y K=0.600.70微啟式安全閥 帶調(diào)節(jié)圈 K=0.400.50 不帶調(diào)節(jié)圈 K=0.250.35 Pd安全閥（額定）排放壓力，MPa（A）， Pd=Ps+0.1 其中：Ps安全閥整定壓力，MPa； 超過(guò)壓力系數(shù)，取值見(jiàn)4.2節(jié)。 P0安全閥出口側(cè)壓力，即背壓，目前只考慮靜背壓。 P0=背壓+0.1 MPa（A）；A 安全閥所需最小排放截面積，mm2， 全啟式安全閥，即hd0/4時(shí)，A=d02/4； 微啟式安全閥 hd0/20時(shí)， 平面密封，A=Dh； 錐面密封，A=d0hsin。 上式中：

24、h安全閥開(kāi)啟高度，mm； d0安全閥最小流道直徑（喉徑），mm； D安全閥閥座口徑，mm；（非DN） 錐形密封面的半錐角。 C氣體特性系數(shù)，只與絕熱指數(shù)k有關(guān)， C= 或查附錄E； k氣體絕熱指數(shù)，k=Cp/Cv，純物質(zhì)查附錄E； G= ，式中：M氣體（平均）分子量； Z氣體在操作溫度壓力下壓縮系數(shù)； T氣體溫度，K。 E=注：對(duì)物流介質(zhì)氣體或液體物性，應(yīng)從流程模擬計(jì)算報(bào)表的物流數(shù)據(jù)中選取。若無(wú)此類數(shù)據(jù)，對(duì)純物質(zhì)或接近純物質(zhì)的k可查附錄E；Z可按如下經(jīng)驗(yàn)選?。翰僮鲏毫Γ∕Pa） 0.5 0.5p1.5 1.5p2.0Z（t150） 0.9 0.8 0.7（2）液體A mm2 （6.2-5）式中

25、： 安全閥入口側(cè)溫度下液體密度，kg/m3； p安全閥前后壓力降，MPa，p=Pd-P0，Pd=1.2Ps+0.1,（目前）P0可取靜背壓。其余符號(hào)同前。（3）飽和水蒸汽飽和水蒸汽中蒸汽含量98%，最大過(guò)熱度為10。A當(dāng)Pd10MPa時(shí) A= mm2 （6.2-6） 式中：Pd=1.03Ps+0.1 MPa（A）； 其余符號(hào)同前。B當(dāng)10MPaPd22MPa時(shí) A= mm2 （6.2-7） 式中：Pd=1.03Ps+0.1 MPa（A）； p= 壓力修正系數(shù)； 其余符號(hào)同前。（3）其他計(jì)算如過(guò)熱蒸汽安全閥、背壓平衡式安全閥的泄放面積，負(fù)壓保護(hù)安全閥，安全閥排放時(shí)的反作用力等項(xiàng)計(jì)算，規(guī)范（5）中

26、未作規(guī)定；其他參考資料中公式有簡(jiǎn)有繁，有的相互矛盾，故未錄入本文中，實(shí)在需要時(shí)可查閱參考資料（2）。7.0 計(jì)算舉例7.1 液化氣臥式儲(chǔ)罐D(zhuǎn)-405A/B的安全閥PSV-407AB/CD（每罐設(shè)雙安全閥）已知：儲(chǔ)罐尺寸D0=3.2m，總長(zhǎng)L=LT+2h=17.6+20.8=19.2m，保溫層：聚氨酯泡沫塑料，=100mm，地面以上安裝，罐上無(wú)水噴淋裝置。儲(chǔ)罐法蘭公稱壓力4.0MPa，碳鋼材質(zhì)。VN=200m3。操作參數(shù) 介質(zhì)組成已知（略），其中丙烷61.69%（mol），=46.11 最大 正常 最小操作溫度（） 50 39 -15操作壓力（MPa） 1.67 1.32 0.25 （均為飽和蒸

27、汽壓）介質(zhì)密度=485kg/m3，50時(shí)汽化熱q=67kcal/kg=280.3KJ/kgD-405A或B最大進(jìn)料量40,000kg/h（裝車全回流）裝置邊界處排放氣回收系統(tǒng)靜背壓PB=0.08MPa。解：（1）安全閥泄放量A 火災(zāi)工況，用式（6.1-3）受熱面積 Ar=D0（L+0.3 D0）=3.14163.2（19.2+0.96）=202.7m2 .保溫層導(dǎo)熱系數(shù) 查附錄C =0.027w/(m)3.598 =0.0971KJ/(mh)泄放量 Ws =Ar0.82 =(202.7)0.82423Kg/hB.誤操作工況，罐出口閥關(guān)閉，取單罐最大進(jìn)料量 Ws=40,000 Kg/h 取此值。

28、（2）安全閥泄放面積A安全閥初步選型 彈簧封閉全啟式，每罐上兩個(gè)安全閥各承擔(dān)全部泄放量，互為備用。整定壓力Ps=1.67MPa，不帶扳手。B泄放面積 用式（6.2-5） 安全閥排放系數(shù) 全啟式 K=0.6，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，可再乘以排放減低系數(shù)0.9，則取K=0.54。 閥前后壓降 P=Pd-P0=1.2Ps+0.1-（0.08+0.1）=1.92Mpa 泄放面積 A= =476.0mm2 計(jì)算喉徑 d0=24.6mm（3）安全閥選型A參照附錄 F 上閥牌（普通）安全閥結(jié)構(gòu)參數(shù)安全閥型號(hào) A42Y-40，DN50/65（入/出口）（DN80/100亦可），法蘭PN4.0/2.5（入/出口）MPa，P

29、s=1.67 MPa， 法蘭標(biāo)準(zhǔn)可按項(xiàng)目中規(guī)定。 位號(hào) PSV-407AB/CD 臺(tái)數(shù) 4 彈簧號(hào)（整定壓力分級(jí)） 由附錄B（三）選1.62 MPa彈簧B 核查所選安全閥喉徑及泄放面積 A42Y-40 DN50/65 喉徑d0=32mm， 泄放面積A=d02=803.8mm2，均大于計(jì)算值。7.2 蒸餾塔頂安全閥 PSV-404 1臺(tái)已知：戊烷塔 120027000TL，碳鋼，法蘭PN4.0MPa。保溫層巖棉，=100mm。操作介質(zhì) 塔頂C1C4烴，以C3、C4為主，用水冷凝器；塔底C4C6烴，以C5為主。 最大 正常 最小操作參數(shù) 溫度 65 54 45 塔頂 140 128 120 塔底

30、壓力MPa 1.50 1.35 1.2 塔頂 1.55 1.40 1.3 塔底塔頂餾出汽相量（最大） V=1.19310=10,240 Kg/h(含回流量、進(jìn)料和再沸器汽化量，操作彈性上限)塔頂汽相物性 分子量 絕熱指數(shù) 壓縮系數(shù) 密度 48.9 1.24 0.784 30.2Kg/m3排放系統(tǒng)靜背壓 PB=0.08MPa安全閥整定壓力 PS=1.50+0.18=1.68 MPa解：（1）安全閥泄放量A火災(zāi)工況 塔釜最高液位2.0m，q=217.4KJ/Kg 由附錄C，保溫層=0.0463.598=0.1661 KJ/（mh） 受熱面積 Ar=D0L=3.14161.22=7.54m2用式（6

31、.1-3） Ws=Ar0.82 =(7.54)0.82 =37.2Kg/h注：對(duì)于常規(guī)蒸餾塔，此項(xiàng)可不計(jì)算。B 事故工況 停冷卻水或停電時(shí) 泄放量 Ws=10,240Kg/h。（2）泄放面積A判別流動(dòng)狀態(tài) 先用式（6.2-1） （A1） （A2） 故有A1A2 屬臨界狀態(tài)，用式（6.2-2）計(jì)算泄放面積。B. 初選安全閥類型 彈簧封閉全啟式，不帶扳手C泄放面積 式（6.2-2） 安全閥排放系數(shù) （減低系數(shù)）=0.558 氣體特性系數(shù) 由k=1.24查附錄E，C=341 泄放壓力 Pd=2.12 MPa（A） 熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù) G= 泄放面積 計(jì)算喉徑 d0=（3）安全閥位號(hào) PSV-404，選型

32、如下： 由附錄F 選A42Y-40，DN80/100，PN4.0/2.5 MPa，PS=1.68 MPa 由PS和附錄B（三），選彈簧號(hào)1.62 MPa 選用安全閥 d0=50mm，泄放面積A=0.785 d02=1963mm2均大于計(jì)算值。 法蘭標(biāo)準(zhǔn) 可根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目規(guī)定選用。7.3 蒸餾塔的回流罐上安全閥 PSV-405 1臺(tái)已知：臥式回流罐D(zhuǎn)-402尺寸 12003200TL，VN=4m3，碳鋼，法蘭PN4.0 MPa 操作介質(zhì) 氣相C1C4，以C1C2為主，組成已知（略） 液相C3，C4，很少量C2及更輕組分，和很少量C5及更重組分 最大 正常 最小操作參數(shù) 溫度 50 40 30 壓力

33、MPa 1.50 1.32 1.20進(jìn)口流率 汽相 Kg/h 840 648 520 液相Kg/h 5640 4340 3040介質(zhì)物性 密度Kg/m3 絕熱指數(shù) 分子量 壓縮系數(shù) 黏度CP 汽相 28.9 1.30 41.1 0.791 0.0096 液相 485 46.1 0.092安全閥整定壓力 PS=1.50+0.18=1.68 MPa排放系統(tǒng)靜背壓 PB=0.08MPa。 D-402巖棉保溫層，=100mm。解：（1）泄放量 蒸餾塔的回流罐，安全閥泄放量一般只考慮火災(zāi)、汽相出口閥故障工況，而不考慮相關(guān)蒸餾塔的事故泄放量。當(dāng)塔頂冷凝器為全凝（正常無(wú)汽相從冷凝器進(jìn)入回流罐）時(shí)，可把熱旁路

34、（用于塔頂壓控）進(jìn)入回流罐的最大汽相流率作為回流罐的泄放量。A 火災(zāi)工況 用式（6.1-3） Ws=Ar0.82取值：t=50，q=280KJ/Kg，=0.1m =0.0443.598=0.158KJ/mh，罐全長(zhǎng)L=3.2+0.51.2=3.8m Ar=D0(L+0.3 D0)=3.14161.2(3.8+0.31.2) =15.7m2 Ws =B. 回流罐汽相出口閥門故障 Ws=840Kg/h 取此值。（2）泄放面積A初選安全閥類型 彈簧封閉全啟式B判定流動(dòng)狀態(tài) 先用式（6.2-1） （A1） （A2） 故有A1A2 屬臨界狀態(tài)，用式（6.2-2）。C式（6.2-2） 仿前例，有 K=0.

35、620.9=0.558 由k=1.3及附錄E，C=347 Pd=2.12 MPa（A） G=，代入上式 泄放面積 計(jì)算喉徑 d0=（3）安全閥位號(hào) PSV-405，選型如下：由附錄F 選A42Y-40，DN40/50，PN4.0/2.5 MPa PS=1.68 MPa安全閥彈簧號(hào) 由附錄B（三），選彈簧號(hào)1.62 MPa選用安全閥 d0=25mm2，泄放面積A=0.785 d02=491mm2 均大于計(jì)算值。法蘭標(biāo)準(zhǔn) 按項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)定。7.4 飽和水蒸汽分水罐D(zhuǎn)-501上安全閥PSV-501 1臺(tái)已知：D-501尺寸700750TL，立式，V=0.4m3，蒸汽進(jìn)出料管口DN150，法蘭PN1.6

36、MPa，安全閥排入大氣。 最大 正常 最小操作 溫度 164 158 151 壓力MPa 0.6 0.5 0.4流率Kg/h 5000 2200 500 密度Kg/m3 絕熱指數(shù)k 分子量 壓縮因子飽和水汽物性 3.11 1.324 18 0.95安全閥整定壓力 PS=1.10.6=0.66MPa排放壓力 Pd=1.03 PS +0.1=0.78MPa（A）注：PS不應(yīng)高于鍋爐安全閥的整定壓力。背壓 P0=0.1 MPa（A）解：（1）泄放量 一般按D-501出口閥故障工況考慮。A正常操作時(shí) Ws=5000kg/hB. 按式（6.1-1） Ws=2.8310-3vd2 kg/h =3.11 k

37、g/m3，D-501蒸汽入口最大流速取v=30m/s, 入口管內(nèi)徑 d=159-25=149mm，代入上式 Ws=2.8310-33.11301492 =5862kg/h 取此值。（2）泄放面積 選彈簧不封閉全啟式，帶扳手安全閥。 由Pd=0.78MPa10MPa，用式（6.2-6） 取K=0.620.9=0.558 d0=（3）安全閥位號(hào) PSV-501 選型如下，由附錄F 型號(hào) A48Y-16C，DN100/125，PN1.6 MPa，PS=0.66 MPa。 彈簧號(hào) 由附錄B（三），選彈簧號(hào)0.60.7 MPa彈簧 檢驗(yàn)實(shí)際 d0=65mm A=0.785 d0=3317mm2，均大于計(jì)

38、算值。后接附錄AF。 附錄A 計(jì)算書封面 A-1/1工程名稱：項(xiàng)目名稱：軟件名稱：計(jì)算書檔案號(hào)：總頁(yè)數(shù)：修改版次： 安 全 閥 計(jì) 算 書 計(jì)算： 校核： 審核：計(jì)算日期：大慶華凱石油化工設(shè)計(jì)工程有限公司附錄 B 安全閥代號(hào)及主要參數(shù)（一） 安全閥型號(hào)編制方法（二） 國(guó)產(chǎn)安全閥的流道直徑及流道面積（三） 上閥牌安全閥整定壓力分級(jí)表（四） 上閥牌（常規(guī)）安全閥系列、規(guī)格、參數(shù)（一）安全閥型號(hào)編制方法選用安全閥時(shí)，首先要了解安全閥型號(hào)的編制方法，標(biāo)準(zhǔn)安全閥的代號(hào)反映了安全閥一些主要的參數(shù)。世界各國(guó)均有不同的編制方法，甚至不同的廠商也有自己的安全閥型號(hào)編制方法，在選用這些特殊的安全閥時(shí)，就只能參考廠

39、商提供的資料了。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的安全閥還是沿用原機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)的安全閥都還使用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。非常規(guī)的安全閥由于其多樣性，在這里就不做說(shuō)明了。安全閥的型號(hào)按照機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)JB/T 308閥門型號(hào)編制方法來(lái)編制，共由下列六個(gè)部分組成：1.對(duì)于低溫（低于-40）、保溫（帶加熱套）、帶波紋管和抗硫（抗硫化氫腐蝕）安全閥，分別在類型代號(hào)“A”前加“D”、“B”、“W”和“K”來(lái)表示，有時(shí)加制造廠代號(hào)。在結(jié)構(gòu)形式代號(hào)右下角加一小“S”表示帶散熱器安全閥，如SA48SY型表示帶扳手、帶散熱器全啟式安全閥、法蘭連接。有的廠商編制先導(dǎo)式安全閥型號(hào)時(shí)，則在“A”前面加“X”或“SX”來(lái)表示先導(dǎo)式安全閥。2.連接

40、形式代號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，見(jiàn)表8-1：表8-1 連接形式代號(hào)連接形式內(nèi)螺紋外螺紋法蘭焊接代號(hào)1246附錄B （一）續(xù)3.結(jié)構(gòu)形式代號(hào)亦用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，見(jiàn)表8-2：表8-2 結(jié)構(gòu)形式代號(hào)安全閥結(jié)構(gòu)形式代號(hào)彈簧式封閉帶散熱片全啟式0微啟式1全啟式2帶扳手雙彈簧微啟式3不封閉全啟式4微啟式5微啟式7全啟式8帶控制機(jī)構(gòu)全啟式6脈沖式94.閥座密封面或襯里材料代號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母表示，見(jiàn)表8-3：表8-3 閥座密封面或襯里材料代號(hào)閥座密封面或襯里材料代號(hào)閥座密封面或襯里材料代號(hào)銅合金T合金鋼H橡膠X滲氮鋼D尼龍塑料N硬質(zhì)合金Y氟塑料F襯膠J錫基軸承合金（巴氏合金）B搪瓷C注：由閥體直接加工的閥座密封面材

41、料用“W”表示；當(dāng)閥座和閥瓣密封面材料不同時(shí)，用低硬度材料代號(hào)表示。5.閥體材料代號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母表示，見(jiàn)表8-4：表8-4 閥體材料代號(hào)閥體材料代號(hào)閥體材料代號(hào)HT200(HT2547)灰鑄鐵Z1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼P(yáng)WCB(ZG25)（鑄）碳鋼C0Cr18Ni12Mo2Ti奧氏體不銹鋼RCr5MoI12Cr1MoVV注：1 PN1.6MPa的灰鑄鐵閥體和PN2.5MPa的碳素鋼閥體，省略本代號(hào)。 2 對(duì)于CF3、CF3M、CF8、CF8M等新材料通常是參考相應(yīng)的材料代號(hào)用“P”或“R”來(lái)表示。一些常用于高溫的鉻鉬合金鋼WC6、WC9等，也建議用“I”來(lái)表示。 3 各材質(zhì)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

42、參見(jiàn)GB/T9124-2000，閥門材料與壓溫等級(jí)。6.安全閥型號(hào)示例 A42Y-16C表示：安全閥、法蘭連接、彈簧封閉全啟式、密封面材料為硬質(zhì)合金，公稱壓力PN1.6MPa，閥體材料為碳素鋼。A44SY-64R表示：彈簧封閉全啟式安全閥，帶扳手、帶散熱器、法蘭連接，密封面材料為硬質(zhì)合金，閥體材料為0Cr18Ni12Mo2Ti，公稱壓力PN6.4MPa。附錄B （二）國(guó)產(chǎn)安全閥流道直徑及流道面積國(guó)產(chǎn)的常規(guī)安全閥的流道直徑及流道面積如表8-10所列。 表8-10 國(guó)產(chǎn)安全閥的流道直徑及流道面積 mm公稱通徑DN15202532405080100150200全啟式PN/MPa閥座喉徑d020253250651001251.64.06.4喉部截面積A/mm231441980419633318785412270開(kāi)啟高度h1/4d0PN/MPa閥座