安全阀的设计及选型

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,安全阀的设计及选型,1,名词术语,压力泄压阀,Pressure Relief Valve (PRV),安全阀,Safety Valve,泄放阀,Relief Valve,安全泄放阀,Safety Relief Valve,2,安全阀,Safety Valve,一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀,能突然起座并全开,适用于可压缩性流体（气体、气相或蒸汽）,全开,整定压力,开高,允许超压,3,泄放阀,Relief Valve,一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀,开高随超压的增加而成比例的增大,通常用于不可压缩的流体（液体）,全开,整定压力,开高,允许超压,4,安全泄放阀,Safety Relief Valve,即可用于蒸汽,/,气体介质又可用于液体介质,具有突开,/,调节双重动作特性。,5,广义上的安全阀,=,安全阀,+,泄放阀,+,安全泄放阀,6,理想的压力泄放阀,在达到整定压力之前无泄漏,只在整定压力下开启,只泄放掉保护系统所需要的排量,在泄放循环中性能稳定,在整定压力下回座,(,启闭压差为零,),被保护的系统,PRV,7,对压力泄放阀性能的实际要求,在系统正常操作压力下保持密封,当系统压力达到整定压力时开启,在系统压力达到允许超压之前泄放掉额定排量,当系统压力降到整定压力以下后，阀门回座复位，并保持密封,8,压力相关的基本概念,最大允许工作压力,(MAWP),在设计温度下,设备或管道所允许承受的最大工作压力,该压力是根据容器受压元件的有效壁厚计算所得。,9,整定压力,Set Pressure,：安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的进口压力，也叫开启压力,设定压力。,工作压力,Operating pressure:,阀门正常工作状态的压力。,排放压力,Relieving pressure,：整定压力加超过压力。,超压,Over pressure,：超过安全阀整定压力的压力增量，通常用整定压力的百分比表示。,10,回座压力,Reseating Pressure,：排放后阀瓣与阀座重新接触，即开启高度变为零时的进口压力。,启闭压差,Blowdown,：整定压力与回座压力之差，通常用整定压力的百分数表示；而当整定压力小于,0.3MPa,时，用,MPa,表示。,背压,Back Pressure,：安全阀出口处的压力。,11,附加背压,Superimposed back pressure,：安全阀即将动作前在阀出口处存在的静压力，是由其他压力源在排放系统中引起的。,排放背压,Built up back pressure,：由于介质通过安全阀流入排放系统，而在阀出口处形成的压力。,冷态试验差压力,Cold Differential Test Pressure,：安全阀在试验台上调整到开始开启时进口处的静压力，该压力包含了对背压和温度的修正值。,12,与排量相关的基本术语,理论排量：,therotical discharge capacity,：流道横截面积与安全阀流道面积相同的理想喷管的计算流量。,额定排量,Certified discharge capacity,：实测排量中允许作为安全阀使用基准的那一部分，也就是理论排量乘以额定排量系数后得到的数值。,需要排量,Required capacity:,设计要求安全阀最低需要达到的排量。,13,压 力 %,110,100,95,90,MAWP,允许超压,典型的整定压力,整定压力偏差,典型的,回座压力,启闭压差,%,整定,泄漏实验压力,14,背压,入口,P,b,(,背压),压力泄放阀出口的压力.,15,排放背压,Built-up back pressure,排放,PRV,打开介质流动,入口,16,被保护的系统,附加背压（静背压）,Superimposed back pressure,密闭的排放总管,去火炬,可能的压力源,可能的压力源,可能的压力源,吹扫,17,开高,开高,压力泄放阀开启后，阀瓣密封面离开关闭位置的实际行程,18,喉部面积,压力泄放阀进口端至关闭件密封面之间流道的最小截面积,Area,D,2,/4,。,LIFT,D,N,帘面积,阀瓣在阀座上方升起时在其密封面间形成的圆柱形或圆锥型通道的面积,Area=,DL,。,排放面积,压力泄放阀排放时流体通道的最小截面积处的喉部面积与帘面积之间的较小者,19,安全阀的演变,普通型弹簧直接载荷,PRV,20,最初形态,可调整的,弹 簧,P,F,通过一个可调的弹簧来改变整定压力。遗憾的是，当阀座组件升起以打开阀门时，弹簧压缩量越大，产生的向下的力越大，又限制了阀门的开启。,21,裙边,P,F,增加受力面积,加速阀门开启,减少超压,在阀座组件上增加一个裙边，给向上的入口压力提供一个大一些的作用面积。当阀门开始打开，改变了下游流体的方向，即推进了阀门开启加快，又减小了前泄（当压力趋近于整定压力时，阀座的泄漏）及超压。,22,进一步改进,为达到调节回座压力的作用, 又增加了一个调节圈。调节圈、喷嘴、阀瓣夹持器构成了,“,蓄压腔,”,，,“,蓄压腔,”,内的力不仅决定升力，也对回座力起决定作用。,低前泄,高启闭压差,高前泄,低启闭压差,启闭压差,调节圈的 位置,P,蓄压腔,F,23,最终形态,弹簧阀盖,阀体,P,1,P,2,新因 素,背压,为保护压力泄放阀不受诸如气候及粗鲁装卸的破坏，增加了阀体与阀盖。这又引出了一个新的需要考虑的因素,背压。,24,普通型弹簧直接载荷,PRV,P,1,出口,P,2,启闭压差,调节环,整定压力,调整螺钉,入口,蓄压腔,25,% 开高,(,排量),100,75,50,25,90,100,110,% 整定压力,通常的弹簧直接载荷,PRV,前泄,典型的特性曲线,26,背压对安全阀的影响,改变设定压力,减小泄放量,安全阀在动作时,容易发生频颤,背压,27,Lift vs Back Pressure,Conventional,Spring Valve,28,由普通式变换为平衡波纹管,PRV,29,波纹管式安全阀作用,平衡背压,隔离严重腐蚀和危险性介质,30,Conventional,Spring Valve,Balanced,Spring Valve,Lift vs Back Pressure,31,先导式安全阀,不受背压影响,入口,导阀,导压管,活塞密封,不平衡,移动副,(,活塞),导管,出口,弹性阀座,P,1,P,1,P,2,32,阀座压紧力,75,50,25,0,100,100,75,50,25,弹簧直接载荷,PRV,先导式,PRV,% 阀座压紧力,% 整定压力,33,标准规范,ASME I,ASME VIII,API,34,ASME I,动力锅炉,安全阀超压：,3%,35,ASME VIII,压力容器,(MAWP1.03barg),36,ASME VIII,对于安全阀超压的规定,MAWP,(MAX. SET),单安全阀，设计工况为非火灾工况,110,100,37,多安全阀，设计工况为非火灾工况,MULTIPLE VALVES,MAWP,116,105,100,2,ND,1,ST,38,单安全阀，设计工况为火灾工况,MAWP,121,100,21%,39,多安全阀，设计工况为火灾工况,第一个安全阀,121,MAWP,100,110,第二个安全阀,40,API,API 520,Part I : Sizing, Selection,Part II: Installation,API,521,Cause of Overpressure,API 526,Dimension,API 527,Seat leakage testing,41,安全阀最小泄放面积计算,排放介质为气体,/,蒸汽,1.,根据背压判断排放介质的流型,气体的临界流压力公式,当安全阀的背压小于等于临界流压力时，流体为临界流动，否则为亚临界流动。,42,对于临界流的气体，,安全阀的,最小泄放面积为,43,符号,A,P,1,W,Z,C,K,d,K,b,K,c,T,M,含义,最小泄放面积,安全阀泄放压力 即为设定压力,+,超压,+,当地大气压,所需泄放量 （质量流量）,压缩因子,由绝热指数确定的气体常数,(,如果不能确定,建议值为,315),泄放系数*,背压修正系数,安全阀与爆破片组合使用时的修正系数,泄放温度,分子量,44,对于,亚,临界流的气体，,安全阀的,最小泄放面积为,45,排放介质为液体,V,L,：体积流量,L/min,G,：液体比重,Kw,：背压修正系数，当安全阀为全启式或先导式，或安全阀出口与大气直连时，其值为,1,，平衡波纹管式安全阀的背压修正系数由,API 520,附表查得,K,V,：,粘度修正系数,，由,API520,附表查得,46,在安全阀计算中,API,与,ASME,的区别,泄放系数,K,d,的取值不同,对于气相排放,API 520 - Kd=0.975,ASME -,选取的是具体安全阀的实测值,47,安全阀计算举例,计算软件,PSV PLUS,48,49,50,51,52,安全阀数据表填写,53,