安全阀的选型计算与设置规定Word下载.docx
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安全阀的阀瓣与阀座之间的圆柱形面积。
1.14最大工作压力
系指容器在正常工作状况下容器顶部可能达到的最大压力。
见《设备和管道系统设计压
力和温度的规定》（）。
1.15设计压力
系指设定的容器顶部的最高压力，应不小于安全阀的设定压力（开启压力）。
1.16安全阀的设定压力
安全阀进口处的静压达到该值时，安全阀将动作。
设定压力要求不大于被保护系统内最低的设计压力。
1.17安全阀的开启压力（整定压力）
安全阀的阀瓣开始升起，物料连续流出时的压力。
数值与设定压力同样。
1.18安全阀的背压
作用在安全阀出口处的压力。
背压分为静背压和动背压。
静背压是指安全阀未起跳时阀出口处的压力；
动背压是指安全阀起跳后，因为流体的流动惹起的摩擦压力降值。
1.19安全阀的超压
在泄放过程中，安全阀进口处的压力超出设定压力的部分。
往常以百分数表示。
1.20安全阀的泄放压力
安全阀的阀芯升到最大高度后阀进口处的压力。
泄放压力等于设定压力加超压。
1.21安全阀的回座压力
安全阀起跳后，跟着被保护系统内压力的降落，阀芯从头回到阀座时的压力。
1.22最大同意工作压力
系指在设计温度下，容器顶部所同意蒙受的最大表压力。
该压力是依据容器受压原件的有效厚度计算所得，且取其最小值。
API520
《Sizing,Selection,andInstallationofPressure-RelievingDevicesinRefineries
》
API521
《GuideforPressure-RelievingandDepressuringSystems
API526
《FlangedSteelSafety-ReliefValves
GB12243《弹簧直接载荷式安全阀》
国家质量技术督查局《压力容器安全技术督查规程》
安全阀有好几种分类方法，如按国家标准分类、按构造分类、按动作原理分类和按阀瓣
开启高度分类等。
但在石油化工装置中常用的安全阀只有以下几种。
先导式安全阀：
一种依赖从导阀排出介质来驱动或控制的安全阀，该导阀自己应是符
合标准要求的直接载荷式安全阀。
均衡涟漪管式安全阀：
均衡涟漪管式安全阀是均衡式安全阀的一种。
它借助于在阀瓣
和阀盖间安装涟漪管的方法，将一般式安全阀的背压影响降低到最少。
通用式安全阀（弹簧直接载荷式安全阀）：
a）全启式安全阀：
阀瓣能够自动开启，其实质排放面积不决定于阀瓣的地点。
一般用于排放介质为气体的条件下；
b）微启式安全阀：
阀瓣能够自动开启，其实质排放面积取决于阀瓣的地点。
一般用于排放介质为液体的条件下。
封闭弹簧式安全阀：
指安全阀弹簧罩（阀盖）是封闭的，弹簧不与大气接触。
不封闭弹簧式安全阀：
指安全阀弹簧罩（阀盖）不封闭，弹簧可与大气接触。
排放介质为气体时，一般采纳全启式安全阀；
排放介质为液体时，一般采纳微启式安
全阀，也可采纳全启式安全阀。
当介质为液体采纳全启式安全阀时，它的动作性能则变成微
启式，其喷嘴内径应按微启式计算，应采纳制造厂供给的微启式安全阀的流量系数。
在石油、石化生产装置中一般只采纳弹簧式安全阀或先导式安全阀。
以下状况应采纳均衡涟漪管式安全阀：
a）安全阀的背压力大于其整定压力的10%，而小于30%时；
b）当介质拥有腐化性、易结垢、易结焦，会影响安全阀弹簧的正常工作时；
但均衡涟漪管式安全阀不合用于酚、蜡液、重石油馏分、含焦粉等的介质上，也不合用于来去压缩机采纳。
以下状况应采纳先导式安全阀：
a）安全阀的背压力大于其整定压力的30%以上时；
b）对要求安全阀的密封性能特别好的场合；
c）关于介质有毒、有害时，应采纳不流动式导阀（即导阀翻开时，它不向外排放介质）。
除用于水、蒸汽、空气、氮气的安全阀外，所有安全阀都应采纳封闭弹簧式构造。
排放介质的温度大于300℃时，应采纳带散热片安全阀。
为检查阀瓣的灵巧程度或作紧迫泄压用时，应采纳带板手的安全阀；
排放介质为蒸汽
时，应采纳带板手的安全阀。
安全阀的制造标准
当前我国采纳的安全阀制造标准有两种：
a）国家标准：
GB12243《弹簧直接载荷式安全阀》；
b）API
（美国石油协会）标准：
API526
》。
安装在办理易燃、易爆、有害、有毒介质的设备及管道上的安全阀，应采纳
API
标准
制造的安全阀。
切合以下场所之一时，宜采纳国家标准制造的安全阀：
a）安装在水、蒸汽、空气、氮气等排放要求不高的场所；
b）安全阀所保护设备的连续运行时间少于一年，或其余要求较低的场所。
本标准中安全阀的计算，是为确立安全阀的操作参数及所需的最大排放量，以安全阀的
最大排放量作为安全阀喷嘴面积的计算依照。
技术参数确实定
定压（
Ps）确实定
安全阀的定压一定等于或稍小于设备和管道的设计压力，一般可依据设备或管道的最高
操作压力来确立其安全阀的定压，计算公式与设备设计压力同样，可按式（3.4.1.1-1）至
式（
）计算：
当P≤1.8（MPa.G）Ps
当（MPa.G）＜P＜4（
）Ps=1.1P
（（
）
当4（MPa.G）＜P＜8（
当P＞8（MPa.G）Ps=1.05P
Ps
（3.4.1.1-3（
当采纳爆破片和安全阀串连部署时，爆破片的定压应大于安全阀的定压
后应由爆破片制造厂确认。
聚集压力Pa（）确实定
2%-3%
；
且最
安全阀泄压时，阀前压力超出设备或管道设计压力的值称为聚集压力，一般以设计压力
的百分数表示，安全阀超压的最大值可等于聚集压力。
计算安全阀的聚集压力，第一要计算
安全阀的整定压力。
要计算安全阀的整定压力，先要依照确立设备设计压力的程序，进行必需的系统剖析后
才能达成。
a）非火灾工况的聚集压力：
1）装一个安全阀时，压力容器同意的最大聚集压等于10%的设计压力，或0.02MPa中
较大值；
2）装多个安全阀时，压力容器同意的最大聚集压等于16%的设计压力，或中
较大值。
b）火灾工况的聚集压力：
容器同意的最大聚集压等于21%的设计压力；
c）管道同意的最大聚集压力：
管道同意的最大聚集压等于33%的设计压力。
聚集压力Pa确实定见式（3.4.1.2）。
Pa=△Po×
Ps（）
式中：
Po——超压百分数，%。
定压和聚集压力的取值见表3.4.1。
表
定压和聚集压力的取值
项目
单阀
多阀
定压，%
最大聚集压，%
非着火：
第一阀
100
10
16
其余阀
105
着火：
21
排放压力（Pd）（）确实定
安全阀的排放压力，等于安全阀的定压加上超出压力（△Po）。
故按式（3.4.1.3）计算：
Pd=Ps（1+△Po）（3.4.1.3）
背压（Pb）确实定
安全阀的背压是安全阀出口侧的压力。
安全阀的背压等于安全阀开启前泄压总管的附带
背压力与排放背压力之和。
a）安全阀排放介质直接排往大气的背压：
若安全阀排放介质直接排往大气，安全阀的背压Pb可取值为零；
b）安全阀泄放介质排往火炬的背压：
若安全阀排放介质排往火炬，要考虑去火炬的管道及火炬系统的阻力，此时需认真计算
安全阀的背压。
对多压力源排放系统的静背压确实定，应在系统安全剖析选定的工况下，在
某泄压源泄压前，其余泄压源排放流体时惹起的该安全阀出口处总背压值，为该泄压源的静
背压。
计算时可取最大值作为静背压。
此时，应按以下三种工况进行安全阀的选型及计算：
1）通用式安全阀背压：
对通用式安全阀背压的要求：
Pb＜10%Ps；
2）涟漪管均衡式安全阀的背压：
对涟漪管均衡式安全阀的背压的要求：
10%Ps＜Pb＜30%Ps；
3）先导式安全阀的背压：
因为先导式安全阀是用于要求背压不影响安全阀的工作特征时，故一般可不考虑背压的
影响。
假如背压较高时，应与制造商磋商，在安全阀构造设计上采纳必需举措来解决。
安全阀排放量的计算
造成设备或管道超压的原由主假如：
火灾，操作故障，动力故障等。
确立安全阀排量应
按工艺过程详细考虑。
一般是按可能发生的各样单调事故计算其排放量，取此中的最大值，
定为工艺要求的安全阀的排放量（又称泄放量），以W表示。
计算的安全阀的排放量W，是工艺设计对安全阀选型的要求。
安全阀的额定排放量Wr，是采纳安全阀制造厂的定义；
它与工艺设计所需安全阀的排
放量之间的关系是：
Wr≥W，也就是说安全阀选型的额定排放量Wr一定大于或等于工艺设计所需的安全阀的排放量W。
国家质量技术督查局《压力容器安全技术督查规程》中对计算安全阀在不一样工况下的排
放量计算有明确规定，在规定之外的内容可拜见美国石油学会API-RP-520和API-RP-521的有关部分。
3.4.2所介绍的方法是考虑了工程的办理和我国有关规定的介绍方法，总的来
说，与API-RP-520和API-RP-521介绍的方法一致或更安全些，同时也知足了我国《压力容器安全技术督查规程》的要求。
对欲保护的设备而言，安全阀排放量的计算原则总的来说，就是求得在不一样的操作故障、
设备故障和火灾时，应安装安全阀的设备内可能的最大存液量或最大存肚量，我们能够把它简称为最大物料量。
这个最大物料量的计算方法有两种，对火灾工况是采纳经验公式计算，
而关于操作故障和设备故障而言，是采纳物料均衡的原理来计算。
对欲保护的管道而言，安全阀排放量的计算原则总的来说，能够采纳经验公式计算，也可按ASME的规定采纳定尺寸的安全阀来使用。
因为液体是不行压缩，只需排放出极少的液体，管道内的压力就会大幅度的降落。
外面火灾安全阀的排放量
液体烃类物质的储存压力大于或等于与储存温度相对应的气化压力，此时当贮罐曝露于
火焰前时，因为辐射、对流传热和火焰的直接接触，容器内储存的物质被加热，压力高升，
直到安全阀开启，使容器内压力不超出最大操作压力。
若安全阀的能力小于产生的蒸肚量，
则容器内的压力就会高升到最大操作压力以上，这是不安全的。
容器曝露于火焰前，按传入容器的热量计算安全阀所需的排放量。
API-RP-520
依据试
验数据给出了储罐在火灾时的安全阀计算方法，
按容器的湿表面（或称为受热面积）在火灾
时吸热来计算；
而忽视不含液体的容器表面受热。
a）液化石油气贮槽：
设置在有火灾险处的液化石油气贮槽，当发生火灾时，因温度强烈上涨，液化石油气气
化而超压，安全阀的排放量应大于气化产生的蒸肚量。
关于易燃液化气或安装在可能发生火
灾处的非易燃液化气，这种容器依照保温状况不一样，分别计算。
1）不保温的容器：
压力容器安全泄放量计算见式
W=255000FA/r
（
A——容器湿表面积，m2，计算方法见表3.4.2.1-1；
W——压力容器安全泄放量，
kg/hr；
r——在泄放压力下液化气体的气化潜热，
kJ/kg（低于
93kJ/kg
不合用）；
F——泄放减低系数表，取值范围见表
。
表3.4.2.1-1容器的湿表面积A计算
序号
容器形式
容器的受热面积A，m2
1
半球形封头卧式容器
A=π×
D×
L
2
椭圆形封头卧式容器
①②
（L+0.3D）
3
立式容器
A=π×
D×
L1
4
球式容器
A=π/2×
D2或从地平面起到7.5m
高度以
下所包含的表面面积，取两者中较大的值
①若知道容器的总长L（容器两头极点距离）时，椭园形封头卧式容器的受热面积A计算见式（3.4.2.1-2）：
A=πD×
（L+0.3D）（3.4.2.1-2）
②若只知道容器筒体的长度L2（容器切线至切线的距离）时，椭园形封头卧式容器的
受热面积A计算见式（3.4.2.1-3）：
A=L2πD+2.61×
D2（3.4.2.1-3）
椭园形封头的表面积等于倍平封头的表面积。
表3.4.2.1-1中：
D——容器的外径，m；
L——容器的总长（容器两头极点距离），m；
L1——容器内最高液位，m；
L2——容器筒体的切线长度（容器切线至切线的距离），m。
计算容器的湿表面积时：
所谓地面，往常指地平面，但也能够是任何能形成相当大火焰的平面。
气体压缩机出口的缓冲罐一般只盛一半液体，湿表面积按容器总表面积的50%计。
分别罐内只有少许的液体，湿表面积按比率计算。
分馏塔的湿表面积可假定为塔底和7.5m高度的塔盘内积盛液体部分表面积之和。
壳管式换热器的壳侧要考虑100%的表面面积为湿表面积。
釜式换热器按75%表面面积为湿表面积。
分子筛气体干燥器按25%考虑。
分子筛液体干燥器按100%考虑。
气体清洗器按50%考虑。
泄放减低系数见表3.4.2.1-2。
表3.4.2.1-2泄放减低系数
安装形式
F
容器在地下，用砂土复盖
0.3﹡
容器在地上，寄存易燃液体的容器
1﹡
容器在地上，物料是易燃液体容器设有水喷淋装置
:
水流量＞10L/（m2·
min）
0.6﹡
水流量≤10L/（m2·
容器在地上，物料是不易燃液体
﹡表选自国家质量技术督查局《压力容器安全技术督查规程规定》。
2）有完美的绝热资料保温的液化气容器
按国家质量技术督查局《压力容器安全技术督查规程》的规定：
W=9.4×
（650-t）λA/（δq）（3.4.2.1-4）
W——火灾工况时安全阀所需的排放量，kg/hr；
t——泄压工况时被泄放液体的饱和温度，℃；
λ——常温下绝热资料的导热系数，W/（m·
K）；
见表3.4.2.1-3；
A——容器湿表面积，m2；
计算方法见表3.4.2.1-1；
δ——保温层厚度，m；
q——液体在泄压工况时的汽化潜热，kJ/kg。
对保温资料的要求：
保温后减弱吸热靠谱性的重要要素是保温资料在高温下的耐热性和机械强度。
所以要求
保温资料一定是块状或预制的，能连续蒙受593℃的高温。
这就使大部分的玻璃棉和矿渣
棉没法使用。
发生火灾时，在高压消防水的冲击下，保温层和保护层的构造和资料要保证保温层保持
在本来的地点上不掉下。
采纳不一样资料构成多层保温时，要查验预约温度下每层资料的物理性能。
往金属表面上
喷淋水可形成水膜。
在理想状况下，水膜可汲取大批的辐射热，使金属表面保持较低的温度。
一般采纳的喷淋强度为0.124m3/（hr·
m2）～0.49m3/（hr·
m2）。
关于容器，水喷淋的
最重要部位是顶部，因为容器顶部无液体保护，简单发生局部过热。
影响水喷淋靠谱性的因
素好多，如冬季冰冻、系统拥塞、水力不足、风速过高等都会影响水喷洒的均匀性，所以
API-RP-520不考虑喷淋水的外壁校订系数。
因为水喷淋能有效地降低金属表面温度，所以
对储存大批轻烃类的贮罐，要特别考虑采纳喷淋水系统。
安全阀能使容器内部压力不超出容
器的最大聚集压力，但其实不可以保护非湿表面因局部过热造成的破坏。
对贮罐采纳减压和泄压等空罐举措可减少贮罐内的压力和罐壁所受的应力，
这有益于减
少贮罐破碎后罐内燃料加入火灾的可能。
但减压和泄压举措其实不可以减少泄压设备的负荷。
常温下保温资料的导热系数λ见表3.4.2.1-3。
表3.4.2.1-3常温下保温资料的导热系数λ
资料名称
导热系数，W/（m·
k）
一般玻璃棉
0.04～
超细玻璃棉
～
高温玻璃棉
岩棉
5
微孔硅酸钙
6
轻质铝镁资料
SML2
SML3
7
硅酸铝纤维
8
矿渣棉
9
聚氨脂泡沫塑料
硬质
软质
可发性聚苯乙烯泡沫塑料
11
聚氯乙烯泡沫塑料
12
泡沫玻璃
0.05～
13
憎水珍珠岩
0.058～
3）外面火灾状况下气体或蒸气的容器
火灾状况下气体膨胀容器安全阀排量计算见式（3.4.2.1-5）：
W=8.765（Pd·
M）［A（Tw-T1）/（T11.1506）］
W=8.765（Pd·
M）［A（866-T1）/（T11.1506）］（3.4.2.1-5）
T1=（Pd/Pn）Tn
W——安全阀所需的排量，kg/hr；
Tw——容器的壁温，K；
（碳钢资料的壁温为593℃，Tw=593+273=866K，假如关于
不锈钢资料的壁温不清楚时，在计算中也假定为593℃）；
T1——安全阀进口介质泄放温度，K；
Tn——气体正常操作的温度，K；
Pn——气体正常操作的压力，（MPa.A）；
Pd——上游泄放压力，（MPa.A）；
M——气体或蒸气的分子量；
A——容器裸露的表面积，m2。
设备及操作故障时的排放量
a）故障时的安全阀排放量见表
3.4.2.2-1：
表3.5.2.2-1设备及操作故障泄放量计算基准汇总表
条件
液体泄放
气体泄放
容器出口封闭
最大液体进入量
进入的蒸汽和水蒸汽总量加上泄
放条件下产生的蒸汽量
冷凝器供水中止
泄放条件下冷凝器的总凝汽量
进入的总肚量加上泄放条件下产
塔顶回流中止
生的蒸汽量，减去侧线回流冷凝
的蒸汽量
侧线回流中止
进入和走开侧线部位的蒸汽差值
自动控制故障
逐一详细剖析
一定逐一对各样状况作详细剖析
贮罐溢出
不正常的热量或蒸汽进入
计算最大蒸汽产生量，包含因过
热产生的不凝气
对调热器采纳一根管的截面积的
换热器管破碎
两倍破碎后致使挥发性物质进入
时所产生的蒸汽量
b）冷凝器的冷却故障：
冷凝器失掉所有冷凝功能。
此时，安全阀的排放量按正常操作条件下塔顶物料的组分和
温度下的蒸汽量计算。
另一种是冷凝器失掉部分冷凝能力。
此时，排放量按正常工况下进入冷凝器的蒸汽量和
冷凝量的差值计算。
不安装百页窗的空冷器在发生供电故障时，其自然通风冷却负荷按25%
正常负荷考虑，排放量按正常负荷的75%考虑。
当空冷器安装有百页窗时，百页窗在故障时的地点（若采纳动力驱动）和百页窗在冬季
的最小定位，是决定自然通风冷却负荷率的主要要素。
百页窗在冬季的地点可能凑近封闭，
所以仍按100%的负荷计算排放量。
蒸馏塔顶的安全阀排放量，应按塔顶馏出物的总量（包含回流）计算。
c）回流和出料故障：
1）塔顶回流中止：
当发生塔顶回流中止时，按表中条件考虑；
2）塔底出料故障：
塔底出料泵停止运行或阀门封闭时，产生的蒸汽量相当于泵抽出流量所带走热量产生的
蒸汽；
塔顶回流和塔底出料同时发生故障的时机是稀有的。
此时可按两者中影响较大的故障计
算；
3）侧线回流故障：
按进入和走开侧线部位的蒸汽差值计算。
d）装置停电故障：
装置停电惹起故障时，安全阀的排放量的计算，一定剖析停电的
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