新聞中心
安全閥計(jì)算規(guī)定
2024-07-03
1、應(yīng)用范圍
1.1 本規(guī)定僅適用于化工生產(chǎn)裝置中壓力大于0.2MPa的壓力容器上防超壓用安全閥的設(shè)置和計(jì)算，不包括壓力大于100MPa的超高壓系統(tǒng)。
適用于化工生產(chǎn)裝置中上述范圍內(nèi)的壓力容器和管道所用安全閥；不適用于其它行業(yè)的壓力容器上用的安全閥，如各類槽車、各類氣瓶、鍋爐系統(tǒng)、非金屬材料容器，以及核工業(yè)、電力工業(yè)等。
1.2 計(jì)算方法引自《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，使用本規(guī)定時(shí)，一般情況應(yīng)根據(jù)本規(guī)定進(jìn)行安全閥計(jì)算，復(fù)雜工況仍按《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》有關(guān)章節(jié)進(jìn)行計(jì)算。
1.3 本規(guī)定提供了超壓原因分析，使用本規(guī)定必須詳細(xì)閱讀該章節(jié)。
2.1 安全閥適用于清潔、無顆粒、低粘度流體，凡必須安裝泄壓裝置而又不適合安全閥的場(chǎng)所，應(yīng)安裝爆破片或安全閥與爆破片串聯(lián)使用。
2.2 在工藝包設(shè)計(jì)階段（PDP），應(yīng)根據(jù)工藝裝置的操作規(guī)范，按照本規(guī)定（見5.0章節(jié)），對(duì)本規(guī)定所列的每個(gè)工況進(jìn)行分析，根據(jù)PDP的物流表，確定每個(gè)工況的排放量，填入安全閥數(shù)據(jù)表一。
2.3 在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段（BDP）和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段（DDP），按照泄放量的計(jì)算書規(guī)定，在安全閥數(shù)據(jù)表一的基礎(chǔ)上，形成安全閥數(shù)據(jù)表二（數(shù)據(jù)匯總表）和安全閥數(shù)據(jù)表三。安全閥數(shù)據(jù)表三作為條件提交有關(guān)專業(yè)。
3.1 積聚（accumulation）：在安全閥泄放過程中，超過容器的最大允許工作壓力的壓力，用壓力單位或百分?jǐn)?shù)表示。最大允許積聚由應(yīng)用的操作規(guī)范和火災(zāi)事故制定。
3.2 背壓（back pressure）：是由于泄放系統(tǒng)有壓力而存在于安全閥出口處的壓力，背壓有固定的和變化的兩種形式。背壓是附加背壓和積聚背壓之和。
3.3 附加背壓（superimposed back pressure）：當(dāng)安全閥啟動(dòng)時(shí)，存在于安全閥出口的靜壓，它是由于其它閥排放而造成的壓力，它有兩種形式，固定的和變化的。
3.4 積聚背壓（built-up back pressure）：泄壓閥打開后由于流動(dòng)使泄放主管中增加的壓力。
3.5 最大允許積聚壓力（maximum allowable accumulated pressure）：是最大允許工作壓力與最大允許積聚之和。
3.6 最大允許工作壓力（maximum allowable working pressure）：系指在設(shè)計(jì)溫度下，容器頂部所允許承受的最大壓力。這壓力基于設(shè)備計(jì)算中的正常厚度、金屬腐蝕裕度、負(fù)載和壓力。最大允許工作壓力是設(shè)定安全閥壓力保護(hù)設(shè)備的基礎(chǔ)。
3.7 超壓（overpressure）：超過安全閥設(shè)定壓力的壓力，用壓力單位或百分?jǐn)?shù)表示。它與容器設(shè)定的最大允許工作壓力時(shí)的積聚一樣，假設(shè)安全閥人口沒有管路損失。
3.8 安全閥的設(shè)定壓力（set pressure）：安全閥人口出的靜壓達(dá)到該值時(shí)，安全閥將動(dòng)作。
3.9 操作壓力（operation pressure）：容器通常操作時(shí)的壓力。壓力容器的設(shè)計(jì)通常有一最大允許工作壓力，它為操作壓力提供合適的余量，以阻止安全閥不合需要的打開。
3.10 泄放條件（relieving conditions）：用于表示安全閥超壓時(shí)的進(jìn)口壓力和溫度。泄放壓力等于安全閥的設(shè)定壓力加超壓，泄放溫度為泄放條件下的流體溫度，它可能高于操作溫度，也可能低于操作溫度。
3.11 回座壓差（blowdown）：設(shè)定壓力與安全閥關(guān)閉壓力之差，用設(shè)定壓力的百分?jǐn)?shù)或用壓力單位表示。
4、超壓的原因
超壓是系統(tǒng)中某一部分物料或能量不平衡，或物料和能量同時(shí)不平衡引起的。因此，分析超壓的原因和數(shù)量是工藝過程中物料和能量平衡的特殊和復(fù)雜工況的綜合研究。安全閥的設(shè)置要保證一個(gè)工藝系統(tǒng)或工藝系統(tǒng)中的任何一個(gè)工況的壓力不能超過最大允許累積壓力。
系統(tǒng)壓力包括壓力容器、換熱器及其他設(shè)備和管道，它的設(shè)計(jì)基于(a) 正常操作溫度下的正常操作壓力，(b) 任何一個(gè)機(jī)械負(fù)荷的影響，就會(huì)引起與操作負(fù)荷的不同，(c) 安全閥的設(shè)定壓力。工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須定義最小泄放，以阻止任何一臺(tái)設(shè)備超過它的最大允許累積壓力。
由于能量輸入導(dǎo)致液體或氣體泄放，因此產(chǎn)生了泄放裝置。兩個(gè)最通常的能量來源，一是能量輸入通過氣化或熱膨脹間接導(dǎo)致壓力升高；二是直接較高壓力的進(jìn)入。由于以上一個(gè)或二個(gè)因素都可能引起超壓。
安全閥泄放量是最大的泄放量，這最大泄放量可泄放以保護(hù)設(shè)備因任何一個(gè)單獨(dú)的原因而引起的超壓。兩個(gè)毫無關(guān)聯(lián)的故障同時(shí)發(fā)生的概率很小，所以通常不必考慮。
因?yàn)闇囟群蛪毫?huì)影響液體和氣體的流量和組成，所以確定每個(gè)泄放量時(shí)要考慮溫度和壓力。當(dāng)液體加熱時(shí)就變成了氣體。因?yàn)槊荛]容器壓力的增加及熱量的進(jìn)入，改變了平衡，產(chǎn)生了氣體。在大多數(shù)情況下，容器內(nèi)是由不同沸點(diǎn)、不同組份組成的混合物。沸點(diǎn)低的組份首先蒸發(fā)，隨著熱量的不斷進(jìn)入，較重的組份也開始蒸發(fā)，最后，只要進(jìn)入熱量足夠多，最重的組份也蒸發(fā)了。
在泄壓過程中，要研究不同時(shí)間的氣體泄放量和摩爾質(zhì)量，以確定氣體的最大泄放量和組成。
泄放壓力有時(shí)會(huì)超過系統(tǒng)組成的臨界壓力（或亞臨界壓力）。在這種情況下，就要參考?jí)嚎s系數(shù)與密度－溫度－熱焓之間的相互關(guān)系。如果超壓是由多余物料流入引起的，多余的物料就要在進(jìn)、出焓相等條件下計(jì)算出的溫度下泄放。
系統(tǒng)中沒有其他的進(jìn)出物料，如果超壓就是由外部額外熱量引起的。這外部輸入的熱焓等于容器中還在或已蒸發(fā)物料之和。通過計(jì)算或作圖累計(jì)泄放量與時(shí)間的關(guān)系，瞬間的最大泄放量就可得到。這最大量泄放量通常在臨界溫度附近。
在這一章節(jié)列出了不同的超壓原因，它是泄放量確定的基礎(chǔ)，以下章節(jié)詳細(xì)說明了需要超壓保護(hù)的一些通常事故。
決定最大泄放工況還要考慮操作人員的反應(yīng)和對(duì)一連串錯(cuò)誤行動(dòng)的理解。通常可接收的反應(yīng)時(shí)間在10～30分鐘之間，這取決于裝置的復(fù)雜程度。這反應(yīng)的有效性還取決于工藝動(dòng)力學(xué)。
當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)所有的出口閥關(guān)閉時(shí)，為了保護(hù)設(shè)備或防止系統(tǒng)超壓，泄放裝置的能力要大于等于超壓源。如果不是所有的出口閥門關(guān)閉，沒有關(guān)閉的出口閥泄放量也要適當(dāng)?shù)乜紤]。超壓源來自泵、壓縮機(jī)、高壓供應(yīng)總管、可揮發(fā)性氣體。這種情況發(fā)生在換熱器中，關(guān)閉出口閥會(huì)引起熱膨脹，或者產(chǎn)生氣體。
泄放量是設(shè)定壓力加上超壓時(shí)的泄放量，而不是正常操作條件下的泄放量。當(dāng)這一區(qū)別沒有考慮到時(shí)，泄放量常會(huì)大大減少。在確定泄放量時(shí)，還要考慮到超壓管線與泄放管線之間的摩擦損失。
需要的泄放量取決于系統(tǒng)泄放壓力下的熱量和物料平衡。在精餾系統(tǒng)，泄放量計(jì)算取決于有無回流。冷媒停止時(shí)，剩余的冷量通常不考慮，因?yàn)檫@部分冷量發(fā)生作用的時(shí)間是非常有限的，并且取決于配管的實(shí)際布置。如果工藝配管系統(tǒng)超常規(guī)的大，并且不保溫，就要考慮熱損失。
因?yàn)樵敿?xì)的熱量平衡和物料平衡計(jì)算有困難，在5.3.2~5.3.9中，列出通?？山邮盏拇_定泄放量的簡(jiǎn)單原則。
泄放量就是進(jìn)入冷凝器的總的氣體量，計(jì)算的溫度對(duì)應(yīng)設(shè)定壓力加上超壓和進(jìn)入的熱量減泄放的熱量時(shí)的新的氣相組成，在正常液位的頂部積聚的脈沖量通常限于10分鐘之內(nèi)。如果冷媒發(fā)生故障超過這個(gè)時(shí)間，回流也沒有，頂部的組分、溫度和氣相量會(huì)有很大的變化。
泄放量是泄放條件下，進(jìn)出氣體量之差。進(jìn)入的氣體量應(yīng)該按5.3.2基準(zhǔn)計(jì)算，如果回流的組成或回流量改變，進(jìn)入冷凝器的氣體量就應(yīng)該由新的條件決定。
因?yàn)樽匀粚?duì)流的作用，既使風(fēng)扇發(fā)生故障，如果泄放條件沒有明顯不同，通常還有正常能力20％～30％的冷凝量，泄放量分別是全凝或部分冷凝這兩種工況的70％～80％。然而，實(shí)際冷凝量通常取決于空冷器的設(shè)計(jì)性能，如果風(fēng)扇和機(jī)械夾點(diǎn)出現(xiàn)，就會(huì)降低冷卻能力。
空冷器的百葉窗關(guān)閉，就是整個(gè)冷媒發(fā)生故障，泄放量計(jì)算同5.3.2及5.3.3。百葉窗關(guān)閉可能來自自動(dòng)控制發(fā)生故障，機(jī)械聯(lián)接發(fā)生故障，或者在手動(dòng)位置的百業(yè)窗發(fā)生破壞結(jié)構(gòu)性的振動(dòng)。
在大多數(shù)情況下，例如：泵關(guān)閉或閥門關(guān)閉都會(huì)引起回流發(fā)生故障，進(jìn)入冷凝器的流量就等于5.3.2或5.3.3的失去冷媒的量。停止回流會(huì)產(chǎn)生不同的氣相組成，這會(huì)影響泄放量。在這種情況下，安全閥尺寸是考慮冷媒全部停止的工況，但每種工況必須通過測(cè)試相關(guān)的部分組份和系統(tǒng)得到。
泄放量就是氣化量，它是泵循環(huán)中獲得的熱量引起的。氣化潛熱就是在泄放溫度、泄放條件下的潛熱。
頂部回流和泵的循環(huán)通常不會(huì)同時(shí)發(fā)生故障，但是，一個(gè)部分故障和一個(gè)全部發(fā)生故障還是可能的。泄放量同5.3.6和5.3.7。
對(duì)碳?xì)浠衔锏呢氂停ǔＸ氂桶l(fā)生故障不會(huì)引起泄放；而對(duì)于酸性氣體脫除單元，大量的氣體(大約25％或更多)會(huì)被吸收劑吸收，如果失去吸收劑，因?yàn)橄掠蜗到y(tǒng)不能處理增加的流量，會(huì)使壓力升高到泄放壓力。合成氣二氧化碳吸收單元中的下游氣體進(jìn)入甲烷化就更難分析。任何一點(diǎn)點(diǎn)超過設(shè)計(jì)能力的二氧化碳進(jìn)入甲烷化，同時(shí)即使發(fā)生部分吸收劑故障，也會(huì)導(dǎo)致快速升溫，引起甲烷化進(jìn)料閥關(guān)閉，打開放空閥。如果放空閥關(guān)閉，會(huì)引起超壓。
每種工況必須研究它的工藝和儀表特性，研究范圍應(yīng)包括對(duì)下游工藝單元的影響以及對(duì)吸收劑的配管和儀表的影響。
隨著工藝物流的釋放，不凝性氣體在正常條件下不會(huì)積聚，然而有某種管道布置，會(huì)使不凝性氣體積聚在某一點(diǎn)，引起冷凝器破裂，這一作用相當(dāng)于失去冷媒。
雖然水進(jìn)入熱油會(huì)引起超壓，但沒有公認(rèn)的方法計(jì)算泄放量。如果進(jìn)入的水量和熱量可確認(rèn)，泄放閥閥徑就可象物料閥門一樣計(jì)算，不幸的是，進(jìn)入的水量永遠(yuǎn)不能知道。同時(shí)由于從液體到氣體體積膨脹如此之大(常壓下，大約為1：1,400)，產(chǎn)生的氣體是瞬時(shí)的，閥門能否快速打開是個(gè)問題。通常，為這一偶然事故不提供壓力泄放裝置。在工藝設(shè)計(jì)和操作中力爭(zhēng)取消這種可能性。為了避免水積聚形成袋形應(yīng)安裝蒸汽凝液疏水閥，在水到熱工藝管線上安裝雙切斷閥和放空閥。
5.7 工藝物流上的自控閥發(fā)生故障
設(shè)備或系統(tǒng)上的自動(dòng)控制閥直接受工藝控制或間接受工藝變化控制(例如：壓力、流量、液位或溫度)。當(dāng)自控閥發(fā)生故障時(shí)，自控閥應(yīng)該保證根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求，處于全關(guān)或全開的位置。
計(jì)算任何工況的泄放量，不考慮因控制閥而引起泄放，也就是控制閥所在的位置，應(yīng)能保證正常工藝流量通過。正常的閥門位置首先是考慮設(shè)計(jì)能力和系統(tǒng)關(guān)閉的工況，而不是考慮事故。因此，如果流過控制閥的條件不改變(見5.7.5)，就要修改這些控制閥的正常流量，更改泄放條件，保證下游系統(tǒng)能處理增加的流量。
控制閥進(jìn)口可能有一根或多根進(jìn)口管線。對(duì)于只有一根進(jìn)口管線的控制閥，只考慮全開位置，而不考慮控制閥發(fā)生故障的位置。控制閥打開，也可能是儀表發(fā)生故障或誤操作引起的。對(duì)于有多根進(jìn)口管線的控制閥系統(tǒng)，應(yīng)保證在這些管線上的任何一個(gè)控制閥應(yīng)在它的正常操作位置，因此，泄放量是預(yù)期的最大進(jìn)口流量與正常出口流量之差，假設(shè)條件是：這系統(tǒng)中一個(gè)控制閥關(guān)閉，而其他控制閥仍在正常操作點(diǎn)(即：正常打開，正常關(guān)閉或節(jié)流)。如果控制閥的一個(gè)或多個(gè)出口關(guān)閉，或者使控制閥的多個(gè)進(jìn)口打開，并引起控制閥的第一個(gè)進(jìn)口打開，泄放量為預(yù)期的最大進(jìn)口流量與打開的出口流量之差。
每個(gè)控制閥出口在確定泄放量時(shí)應(yīng)考慮全開和全關(guān)位置，不考慮由于儀表系統(tǒng)發(fā)生故障或誤操作而引起控制閥處于錯(cuò)誤的位置。如果一個(gè)或多個(gè)進(jìn)口閥由于出口閥錯(cuò)誤關(guān)閉而打開，壓力泄放裝置應(yīng)滿足阻止超壓的要求，泄放量是最大進(jìn)口流量與最大出口流量之差，要計(jì)算泄放條件下的所有流量，也要考慮控制閥操作工粗心引起的關(guān)閉。
雖然控制閥，例如：隔膜閥的規(guī)格和尺寸只考慮正常操作工況，但在非正常工況下，例如安全閥泄放時(shí)，這些控制閥也能操作。閥的設(shè)計(jì)和操作位置應(yīng)符合非正常工況下的控制信號(hào)，由于泄壓條件下的泄放量與正常工況下的泄放量是不同的，因此在計(jì)算控制閥的能力時(shí)要根據(jù)泄放工況的溫度和壓力來確定泄放量。極端情況是流體的狀態(tài)是變化的（例如，從液體到氣體，或從氣體到液體），例如選擇處理液體與處理氣體的全開調(diào)節(jié)閥的區(qū)別很大，在失去液位的地方氣化，使高壓氣體通過控制閥到只按正常進(jìn)入的液體氣化計(jì)算管徑的系統(tǒng)。
泄放量是泄放條件下氣體產(chǎn)生的最大流量（包括來自過熱產(chǎn)生的不凝性氣體），少于正常的凝液量或氣體量。在每種工況，設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮系統(tǒng)潛在的工況和它的每一個(gè)組成。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
換熱器管破裂，大量高壓側(cè)流體流入換熱器低壓側(cè)，會(huì)引發(fā)事故，極小的泄漏會(huì)引起換熱器超壓。標(biāo)準(zhǔn)的水壓試驗(yàn)是設(shè)備設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，所以換熱器低壓側(cè)的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不小于高壓側(cè)設(shè)計(jì)壓力的2/3，如果實(shí)際的低壓側(cè)試驗(yàn)壓力低于1.5倍的設(shè)計(jì)壓力，低壓側(cè)就應(yīng)確定是否需要設(shè)安全閥。低壓側(cè)的設(shè)計(jì)壓力大于等于2/3高壓側(cè)設(shè)計(jì)壓力，低壓側(cè)就不需要設(shè)安全閥。對(duì)于新設(shè)計(jì)的換熱器，可提高低壓側(cè)的設(shè)計(jì)壓力以減少風(fēng)險(xiǎn)。
如果換熱器低壓側(cè)的設(shè)計(jì)壓力小于高壓側(cè)的設(shè)計(jì)壓力的2/3時(shí)，則應(yīng)作為事故工況考慮，在低壓側(cè)設(shè)置安全閥。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
下一頁：
2024 /
07-03
所屬分類：
解決方案
專業(yè)知識(shí)
相關(guān)資訊—
