安全閥的進(jìn)口管和排放管介紹

1 安全閥的安裝位置
安全閥的安裝位置應當符合以下要求:
①在設備或者管道上的安全閥豎直安裝;
②一般安裝在靠近被保護設備,安裝位置易于維修和檢查;
③蒸汽安全閥裝在鍋爐的鍋筒、集箱的最高位置,或者裝在被保護設備液面以上氣相空間的最高處;
④液體安全閥裝在正常液面的下面。

2 安全閥進(jìn)口管的要求
安全閥的進(jìn)口管道應當符合以下要求。
①安裝安全閥的進(jìn)口接管應短而直。安全閥的進(jìn)口管道直徑不小于安全閥進(jìn)口直徑,如果幾個(gè)安全閥共用一條進(jìn)口管道時(shí),進(jìn)口管道的截面積不小于這些安全閥的進(jìn)口截面積總和。對于高壓和大排量的場(chǎng)合,進(jìn)口管在入口處應有足夠大的圓角半徑或者具有錐形通道,錐形通道的入口截面積近似為出口截面積的兩倍。
②當安全閥排放時(shí),在進(jìn)口管中即在被保護設備同安全閥之間的壓力降應盡可能小。在任何情況下,該壓力降都不得超過(guò)整定壓力的3%或最大允許啟閉壓差的1/3（以?xún)烧咧械妮^小值為準）,壓力降過(guò)大會(huì )導致安全閥頻跳或顫振。
③進(jìn)口接管應具有足夠的強度和/或加適當的支撐,以承受由介質(zhì)壓力、溫度以及安全閥排放反作用力等共同作用產(chǎn)生的應力,同時(shí)應避免設備的振動(dòng)傳遞到安全閥,影響安全閥的密封。
④安全閥的進(jìn)出口管道一般不允許設置截斷閥,必須設置截斷閥時(shí),需要加鉛封并且保證鎖定在全開(kāi)狀態(tài),截斷閥的壓力等級需要與安全閥進(jìn)出口管道的壓力等級一致,截斷閥進(jìn)出口的公稱(chēng)尺寸不小于安全閥進(jìn)出口法蘭的公稱(chēng)尺寸。

3 安全閥排放管的要求
安全閥的排放管道（圖13-4）應當符合以下要求。

①安全閥的排放管道直徑不小于安全閥的出口直徑,安全閥的出口管道接向安全地點(diǎn)。當多臺安全閥向一個(gè)總管排放時(shí),排放總管的截面積應保證能夠接受所有可能同時(shí)向其排放的安全閥的總排放量。
②由于排放管對流體的阻力而產(chǎn)生的壓力降應盡可能小,通常應小于整定壓力的10%。當阻力壓降過(guò)大時(shí),特別對常規式安全閥會(huì )迅速減小閥瓣提升力,從而影響安全閥的動(dòng)作性能和排量。
③排放管的安裝和支撐方式應能防止管道應力附加到安全閥上。
④應防止出現任何可能導致排放管道阻塞的條件,必要時(shí)應設置排泄孔,以防止雨、雪、冷凝液等積聚在排放管中。
⑤安全閥的排放及疏液應導至安全地點(diǎn),應特別注意危險介質(zhì)的排放及疏液。
⑥安全閥出口的排放管上如果裝有消音器,必須有足夠的流通面積,以防止安全閥排放時(shí)所產(chǎn)生的背壓過(guò)高而影響安全閥的正常動(dòng)作及其排放量。
安全閥安裝前,應先對安全閥進(jìn)行外觀(guān)檢查、整定壓力試驗及密封試驗,有特殊要求時(shí),還應當進(jìn)行其他性能試驗。

4 排放管道的管徑(氣相)

1）在背壓允許的范圍內,應保持排放管內的物料具有最高的流速,使之經(jīng)濟、合理。

2）排放管道內物料的流速可按式(5.3-1)計算,并最終確定排放管道直徑。

            U=Ma·Uo       (式5.3-1)

其中

5 安全閥排放反作用力的計算
對于氣體或蒸汽介質(zhì)的安全閥在排放時(shí),由于大量氣體的排出,會(huì )給安全閥巨大的排放反力,這一排放反力將會(huì )傳至安全閥內部、安裝的閥座及其相鄰支撐的容器壁上,對安全閥及被保護裝置連接處產(chǎn)生很大的力矩。計算安全閥與被保護裝置連接部位的強度時(shí),必須考慮到上述排氣的反作用力。
安全閥在穩定流動(dòng)狀態(tài)排放向一個(gè)封閉系統的情況下,通常不會(huì )對進(jìn)口管線(xiàn)產(chǎn)生大的反力和彎矩,因為在封閉系統內壓力和流速的變化是小的,僅僅是在那些突然膨脹的地點(diǎn)存在著(zhù)排放反力的計算,同時(shí)對于封閉排放系統,無(wú)法提供簡(jiǎn)化分析方法,只有經(jīng)過(guò)對管線(xiàn)系統長(cháng)時(shí)間的復雜分析才能得到傳至進(jìn)口管線(xiàn)系統真實(shí)的排放反力和相應的彎矩。
對于敞開(kāi)排放系統即安全閥出口通過(guò)一個(gè)彎頭排向大氣的場(chǎng)合,API RP 520《煉油廠(chǎng)泄壓裝置的定徑、選擇和安裝》的PART Ⅱ《安裝》部分中和國內1992年編纂的《閥門(mén)設計手冊》中分別給出了計算公式,在這里分別進(jìn)行介紹。

①API RP 520的計算方法

a.氣相排放。

以下公式是基于可壓縮流體的臨界穩定流動(dòng),流體通過(guò)一個(gè)彎頭和一個(gè)垂直排放管排向大氣的情況。反作用力F既包含了沖量的因素也包含了靜壓的因素,適用于各種氣體、蒸氣和水蒸氣的場(chǎng)合。

式中 F-排向大氣點(diǎn)的反作用力,N;
W-氣體或蒸汽的流量,kg/s;
k-出口處的絕熱系數,k=Cp/Cv;
Cp-等壓比熱容;
Cv-等容比熱容;
T-出口溫度,K;
M-流體的摩爾質(zhì)量;
A-在排放點(diǎn)的出口面積,mm2 ;
p-在排放點(diǎn)出口內部的靜壓力(表壓),bar。

b.兩相排放。

以下公式用于確定以?xún)上嗔餍螒B(tài)敞開(kāi)排放時(shí)對于進(jìn)口管線(xiàn)產(chǎn)生的反作用力,公式假定兩相混合物處于均勻流動(dòng)狀態(tài)。

式中

F-排向大氣點(diǎn)的反作用力,N;
W-流量,kg/h;
χ-在出口條件下氣相所占的質(zhì)量分數;
ρg-在出口條件下的氣相密度,kg/m3;
ρl-在出口條件下的液相密度,kg/m3;
A-在排放點(diǎn)的出口面積,mm2;
pe-管線(xiàn)出口的絕對壓力,kPa;
pa-周?chē)髿獾慕^對壓力,kPa。

②1992年版本的《閥門(mén)設計手冊》的計算方法 排放反作力的計算分三步,如下。

a.判斷排放管道出口截面處的壓力:

式中

pC-排放管出口截面處絕對壓力,Pa;
p-排放時(shí)安全閥進(jìn)口絕對壓力,Pa;
Kdr-安全閥額定排量系數;
A-安全閥流道面積,m2 ;
Ac-排放管出口截面積,m2 ;
k-絕熱系數;
Z-氣體壓縮系數。