①. 安全阀是一种安全保护用阀,它的启闭件在外力作用下处于常闭状态,当设备或管道内的介质压力升高,超过规定值时自动开启,通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。当压力恢复正常后,在压力回降到工作压力或略低于工作压力时阀门再行关闭并限止介质外流。安全阀属于自动阀类,主要用于锅炉、压力容器和管道上,控制压力不超过规定值,对人身安全和设备运行起重要保护作用。
安全阀用于承压设备、容器或管道上,作为超压保护装置。当设备或管路中的工作压力超过规定数值时,安全阀便自动打开,排除一定数量的流体,防止系统内压力超过预定值,当压力恢复正常后又自动关闭。
②. 安全阀的选用
a. 安全阀的设置应符合下列原则。
·在生产过程中,由于火灾、动力故障和操作故障等原因,可能导致设备内压超过设计压力时,该设备应设置安全阀。
·对容积式压缩机和容积式泵:当机(或泵)的失控压力可能超过机体(或泵体)所能承受的压力时(机体或泵体本身带有安全阀者除外)或当机(或泵)的压力超高对下游设备安全操作有较大影响时,其出口应设置安全阀。
·对于凝汽式汽轮机,应在复水器前设置安全阀。对背压式汽轮机,应在蒸汽出口管上设置安全阀。
·有几个容器组成的一个压力系统,如中间设有隔断阀时,应视为几个独立的容器,每个容器均应按要求设置安全阀,如中间无隔断阀时,上游容器上已设安全阀,下游容器可不设。
·顶部操作压力大于0.07MPa(表)的压力容器,顶部操作压力大于0.03MPa(表)的蒸馏塔、蒸发塔、汽提塔(汽提塔顶部蒸汽通入另一蒸馏塔者除外),塔顶或塔顶馏出线上应设安全阀。
.减压阀后的设备或管道不能承受减压阀前的压力时,在设备或管道上应设置安全阀。
·安全阀的设置应满足安全阀每年至少校验一次的要求。
b. 安全阀的泄放量应按火灾、动力故障或操作故障等事故中的最大一种情况考虑。事故泄放量可按标准确定。
c. 安全阀的泄放压力(即定压p8))不应高于设备的设计压力。
d. 安全阀的选用及连接应符合下列要求。
·在一般情况下,应选用弹簧非平衡全启式安全阀,当背压大于0.1ps时,可选用波纹管(平衡型)安全阀,当背压大于0.3ps时,可选用先导式安全阀。
·选用的安全阀喷嘴面积应大于计算面积。当一个安全阀不能满足要求时,可选用多个安全阀并联使用。
·安全阀进口或出口接管的直径不得小于安全阀进口或出口的直径。当几个安全阀并联安装时,进、出口主管截面积应等于或大于各支管截面积之和。
·单独排入大气的安全阀,其出口管径应按管线压力降不大于0.1ps确定。
·安全阀排放介质在常温下为固体时,应采取防凝、防堵措施。
③. 安全阀的布置
a. 在设备或管道上的安全阀一般应直立安装。但对设置在液体管道、换热器或容器等处的安全阀,当阀门关闭后,可能由于热膨胀而使压力升高的场所,可水平安装。
b. 安全阀的安装位置应尽量靠近被保护的设备或管道,如不能靠近布置,则要求从保护的设备管口到安全阀入口之间管道的压力降不超过该阀定压值的3%。
c. 安全阀不应安装在长的水平管道的死端,防止死端积聚固体或液体物料,而影响安全阀正常工作。
d. 安全阀设置位置应考虑尽量减少压力波动的影响,安全阀在压力波动源后的位置见图2.159。
e. 安全阀应安装在易于检修和调节之处,周围要有足够的工作空间。由于大直径安全阀重量大,故在布置时要考虑大直径安全阀拆卸后吊装的可能,必要时要设吊杆。
f. 安全阀入口管道应采用长半径弯头。
g. 安全阀出口管道的设计应考虑背压不超过安全阀定压的一定值。例如,对于普通型弹簧安全阀,其背压不超过安全阀定压值的10%。
h. 排入密闭系统的安全阀出口管道应顺介质流向45°斜接在泄压总管的顶部,以免总管内的凝液倒流入支管,并可减小安全阀背压,见图2.160。安全阀出口管道不能出现“袋形”,安全阀出口管较长时,宜设一定坡度(干气系统除外)。安全阀排放管向大气排放时,要注意其排出口不能朝向设备、平台、梯子、电缆等。湿气体泄压系统排放管内不应有“袋形”积液处,安全阀的安装高度应高于泄压系统。若安全阀出口低于泄压总管或排出管需要抬高接人总管时,应在低点易于接近处设分液包。
i. 当安全阀进口管道上设有切断阀时,应选用单闸板闸阀,并铅封开,阀杆应水平安装,不可朝上,以免阀杆和阀板连接的销钉腐蚀或松动时,滑板下滑。当安全阀设有旁通阀时,该阀应铅封关。
j. 对于排放烃类等可燃气体的安全阀出口管道,应在其底部接入灭火用的蒸汽管或氮气管,并在楼面上控制。重组分气体的安全阀出口管道应接火炬管道。
k. 向大气排放的安全阀排放管管口朝上时应切成平口,并设置防雨水措施,注意避免泄放时冲击力过大,导致防雨设施脱落伤人。安全阀排放管水平安装时,可将管口切成45°以防雨水,要避免切口方向安装不合适,致使排出物喷向平台。对于气体安全阀出口管,应在弯头的最低处开一泪孔(ф6~10mm),如图2.161(a)所示,必要时接上小管道将凝液排往安全的地方。
l. 由于安全阀排放时的反力以及出口管的自重、振动和热膨胀等的作用,安全阀出口应设置合理的支架,应有足够的强度。如图2.161(b)所示,对于安全阀排放压差较大的管道必要时需设置减振支架。支架设置要根据安全阀反力计算确定。
m. 安全阀的典型支架及配管设计如图2.162所示。
工程应用:安全阀配管设计的错误
笔者在负责某安全阀配管设计评审时,发现将要发向施工现场的图纸如图2.163(a)、(b)所示,安全阀出口DN250的管道,直接90°接到了火炬主管,不符合通常的设计要求,故修改为图2.163(c)所示的45°连接方式。