石油化工安全閥安裝設計要求 在石油化工企業生產過程中，由于誤操作、設備和儀表故障等原因，會造成管道、設備內的壓力升高，損壞管道、設備，甚至造成人員傷害。在管道、設備上設置安全閥，在非火災或火災事故情況下，由彈簧作用或導閥控制的閥門，在入口處的靜壓超過設定壓力時，閥瓣上升，流體泄放，防止系統內壓力超過預定的安全值，當壓力降至回座壓力時安全閥自動關閉。從而保護管道、設備，防止生產事故發生。因此安全閥廣泛運用于石油化工生產裝置中。 
石油化工安全閥安裝設計要求名詞術語
1、安全閥:一種自動閥門，它不借助任何外力，而是利用介質本身的力來排出一額定數量的流體，以防止系統內壓力超過預定的安全值，當壓力恢復正常后，閥門再行關閉并阻止介質繼續流出。 2、直接載荷式安全閥:一種直接用機械載荷如重錘、杠桿加重錘或彈簧來克服由閥瓣下介質壓力所產生作用力的安全閥。 3、帶動力輔助裝置的安全閥:該安全閥借助一個動力輔助裝置，可以在低于正常的開啟壓力下開啟，即使該輔助裝置失靈，此類閥門應仍能滿足標準要求 4、帶補充載荷的安全閥:這種安全閥在其進口處壓力達到開啟壓力前始終保持有一增強密封的附加力。該附加力(補充載荷)可由外來能源提供，而在安全閥達到開啟壓力時應可靠地釋放。其大小應這樣設定，即假定該附加力未釋放時，安全閥仍能在進口壓力不超過國家法規規定的開啟壓力百分數的前提下達到額定排量。 5、先導式安全閥:一種依靠從導閥排出介質來驅動或控制的安全閥。該導閥本身應是符合標準要求的直接載荷式安全閥。 6、開啟壓力(整定壓力):安全閥閥瓣在運行條件下開始升起時的進口壓力，在該壓力下，開始有可測量的開啟高度，介質呈可由視覺或聽覺感知的連續排出狀態。 7、排放壓力:閥瓣達到規定開啟高度時的進口壓力。排放壓力的上限須服從國家有關標準或規范的要求。 8、超過壓力:排放壓力與開啟壓力之差，通常用開啟壓力的百分數來表示。 9、回座壓力:排放后閥瓣重新與閥座接觸，即開啟高度變為零時的進口壓力。 10、啟閉壓差:開啟壓力與回座壓力之差，通常用開啟壓力的百分數來表示，只有當開啟壓力很低時才用MPa"表示。 11、背壓力:安全閥出口處壓力。 12、額定排放壓力:標準規定排放壓力的上限值。 13、密封試驗壓力:進行密封試驗的進口壓力，在該壓力下測量通過關閉件密封面的泄漏率。 14、開啟高度:閥瓣離開關閉位置的實際升程。 15、流道面積:指閥進口端到關閉件密封面間流道的|在最小截面積，用來計算無任何阻力影響時的理論排量。 16、流道直徑:對應于流道面積的直徑。 17、簾面積:當閥瓣在閥座上方升起時，在其密封面之間形成的圓柱面形或圓錐面形通道面積 18、排放面積:閥門排放時流體通道的最小截面積對于全啟式安全閥，排放面積等于流道面積；對于微啟式安全閥，排放面積等于簾面積。 19、理論排量:是流道截面積與安全閥流道面積相等的理想噴管的計算排量。 20、排量系數:實際排量與理論排量的比值 21、額定排量系數:排量系數與減低系數(取0.9)的乘積。 22、額定排量:實際排量中允許作為安全閥使用基準的那一部分。 23、當量計算排量:指壓力、溫度、介質性質等條件與額定排量的適用條件相同時，安全閥的計算排量。 24、頻跳:安全閥閥瓣迅速異常地來回運動，在運動中閥瓣接觸閥座。 25、顫振:安全閥閥瓣迅速異常地來回運動，在運動中閥瓣不接觸閥座。 
一、石油化工安全閥安裝設計要求的分類：
1.按國家標準《安全閥的一般要求》（GB/T 12241-2005），可分為：
A直接載荷式式安全閥
一種僅靠直接的機械加載裝置如重錘、杠桿加重錘或彈簧來克服由閥瓣下介質壓力所產生作用力的安全閥。
B帶動力輔助裝置的安全閥
該安全閥借助一個動力輔助裝置，可以在壓力低于正常整定壓力時啟動。即使該裝置失靈，閥門仍能滿足安全閥的一般要求。不適用于石油化工裝置。
C帶補充載荷的安全閥
這種安全閥在其進口壓力達到整定壓力前始終保持有一個用于增強密封的附加力。該附加力（補充載荷）可由外部能源提供。不適用于石油化工裝置。
D先導式安全閥
依靠從導閥排出介質來驅動或控制的安全閥。該導閥本身應是符合標準要求的直接載荷式安全閥。
2.按閥片開啟高度，可分為：
A全啟式
h≥1/4d0
h-開啟高度，cm；
d0-噴嘴直徑，cm。
B微啟式
1/4d0>h≥1/40d0
介質為氣體時，一般選用全啟式。介質為液體時，可以選用微啟式，也可選用全啟式。介質為液體選用全啟式安全閥時，它的動作性能則為微啟式。其他還有按結構形式、平衡內壓等分類方法。 
二、石油化工安全閥安裝設計要求安裝位置
安全閥適用于清潔、無顆粒、低黏度的流體。對于含有顆粒的流體必須設置安全泄放裝置而又不適合單獨安裝安全閥的場合，可采用安全閥與爆破片組合設置的方式。
1.一般符合下列情況之一者，應設置安全閥：
A設計壓力小于外部壓力源的壓力，出口可能被關斷或堵塞的設備和管道系統；
B出口可能被關斷的容積式泵和壓縮機的出口管道；
C因冷卻水或回流中斷，或再沸器輸入熱量過多而引起超壓的蒸餾塔頂的氣相管道；
D因不凝汽體積聚產生超壓的設備和管道系統；
E加熱爐出口管道中切斷閥或調節閥的上游管道；
F因兩端切斷閥關閉，受環境溫度、陽光輻射或伴熱影響而產生熱膨脹或汽化的管道系統；
G放熱反應可能失控的反應器出口切斷閥上有的管道系統；
H凝汽式汽輪機的蒸汽出口管道；
I蒸汽發生器等產汽設備的出口管道；
J低沸點液體（液化氣等）容器的出口管道；
K管程可能破裂的熱交換器低壓側的出口管道；
L設計者認為可能產生超壓的其他部位。
2.不適合設置安全閥的場合：
A系統壓力有可能迅速上升，如化學爆炸等場合。
B泄放介質含有顆粒、易沉淀、易結晶、易聚合和介質黏度較大。
C泄放介質有強腐蝕性，使用安全閥價格過高。
D工作壓力很低，安全閥制造比較困難。
E需要較大的排放面積。
F系統溫度較低并影響安全閥動作性能。
三、石油化工安全閥安裝設計要求的配管設計
石化裝置中幾乎全部受壓設備和管道都需要設置安全閥。安全閥的配管設計，如：安全閥的安裝標高、出口朝向、與總管的交接等細節都將影響到安全閥設定壓力和排量。因此應重視安全閥的配管。
1.一般要求：
設備和管道上的安全閥，一般應直立安裝。
⑴安全閥避免安裝在水平管道的盲端，防止液體凝固、固體堵塞。
⑵因安全閥需定期檢修，因此應安裝在易于檢修和調節的地方。對于重量超過100kg的安全閥，應考慮方便拆卸。
2.安全閥入口管道的設計
安全閥的進口管道應考慮流動阻力降、管道應力、管線振動等因素。
⑴安全閥入口管道的壓力降不應大于安全閥設定壓力的3%，為減少入口壓力降，設計上應做到。
A安全閥應靠近被保護的設備或管道；
B安全閥的進口接管直徑可達與安全閥進口直徑的1～3級，大小頭應設在靠近安全閥的入口處；
C安全閥進口處如有彎頭時采用長半徑彎頭，以減少阻力。
⑵安全閥進口管道應考慮壓力脈動的影響，管道上的安全閥應位于壓力比較穩定，距波動源有一定距離的地方。對于壓縮機等大型設備振動源，更應注意安全閥的設置位置，以避免誤開啟和由于振動使如口管道破壞。
⑶如果幾個安全閥共用一條入口管道時，入口管道要滿足幾個安全閥的流量要求。
⑷保護全充滿液體的設備所用的安全閥，要安裝在設備的頂部或頂部出口管道上。
⑸安全閥入口管道至少要有5%的坡度，坡向被保護的系統。入口管道盡量避免袋形彎，如不能避免，則對于易凝物質，在袋形彎低點有連續流動的排液管連至同一壓力系統，若凝液易變稠或成固態，則此排液管要伴熱；又于不凝介質，在袋形彎的處有易于接近的放凈閥。
⑹核算在工作溫度范圍內管道是否需要補償；同時要核算與安全閥入口管道相連的工藝管道本身熱脹冷縮的長度變化。
四、石油化工安全閥安裝設計要求出口管道的設計
安全閥出口管道的安裝必須能提供合適的泄放裝置性能和足夠的排放量。應考慮所用泄放系統的形式、泄壓閥的背壓以及系統中泄壓裝置整定壓力之間的關系。
1.直接排向大氣
⑴排放的氣相要排向安全地點，一般出口朝上，排放口要切成平口，在管道低點有一個Ф6～Ф10的排液孔。
⑵無危險氣體安全閥排放口要高出以排放口為中心的7.5m半徑范圍內的地面、設備、操作平臺等2.5m以上。對于有毒、或有腐蝕性、或易燃物料，應按有關規范執行。當允許排向大氣時，排放口要高出以排放口為中心的10m半徑范圍內的地面、設備、操作平臺3.5m以上。可燃氣體安全閥排放口與明火處的水平距離，不應小于15m，且不應朝向明火處。
⑶安全閥排放氣體的溫度高于物料的自燃溫度，則排出管要設滅火蒸汽。滅火蒸汽管最小管徑為DN25。
⑷特殊工藝物料，如易自聚，易結晶等，在排出管設氮氣吹掃口，連續通入氮氣。
⑸排至大氣的液體要向下引至安全地點。
2.排至密閉系統
⑴安全閥的排放管道應坡向主管，盡量避免袋形彎。無法避免時，在低點要設易接近的放凈閥。對于易凝汽體，在低點設蒸汽伴熱管，以免積液。
⑵排放管與主管的連接，要從主管上部或側面順流向45o角插入。既可防止總管內的凝液倒入支管，又可減少管路壓力降。
⑶安全閥出口接管直徑可大于安全閥出口直徑1～3級，大小頭應設在靠近安全閥的出口處。
⑷核算在可能的工作溫度范圍內出口管道的補償。
⑸對于排放來自冷凍（液化氣等）的物料，應檢查管材是否合理。
3.排放管道的管徑（氣相）
⑴在背壓允許的范圍內，應保持排放管內的物料具有較高的流速，使之經濟合理。
⑵直接排至大氣的管道，排放管出口馬赫數取小于或等于0.5；對于排入密閉系統的管道，馬赫數取0.5～0.7。
4.其他
⑴安全閥排放反作用力的計算
對于氣體或蒸汽介質的安全閥在排放時，由于大量氣體的排出，會給予閥門巨大的排放反力。這一排放反力將會傳至安全閥內部、安全閥的閥座及其相鄰支撐的容器壁上，對閥門及被保護裝置連接處產生很大的力矩。計算安全閥與被保護裝置連接部位的強度時，必須考慮到上述排氣的反作用力。
A開放式泄放系統反力計算（API520）：
對于可壓縮流體（氣體或蒸汽）臨界穩態流動，且物料流經安全閥后經一段水平管、一個90度長半徑彎頭、一段垂直立管排入大氣，可按下式計算：
F=
式中
F―泄放反力，N；
W―氣體或水蒸氣的流量，千克/秒；
k―定壓比熱與定容比熱之比（Cp/Cv）；
T―進口溫度，開氏溫度；
M―流體的摩爾量；
A―泄放點出口的面積，平方毫米；
P―泄放出口的靜壓力，巴。
B在穩定流動狀態條件下，安全閥排向密閉系統一般不會產生大的力及力矩。 
五、石油化工安全閥安裝設計要求結語
安全閥廣泛運用于石油化工裝置，對裝置的安全運行、操作人員的人身安全都起著至關重要的作用，從安全閥的選型到安全閥的安裝、配管設計都應引起設計人員的高度重視。
石油化工安全閥安裝設計要求的選用原則 1、蒸汽鍋爐安全閥，一般選用敞開全啟式彈簧安全閥； 2、液體介質用安全閥，一般選用微啟式彈簧安全閥； 3、空氣或其他氣體介質用安全閥，一般選用封閉全啟式彈簧安全閥； 4.液化石油氣汽車槽車或液化石油氣鐵路罐車用安全閥，一般選用全啟式內裝安全閥； 5、采油井出口用安全閥，一般選用先導式安全閥； 6、蒸汽發電設備的高壓旁路安全閥，一般選用具有安全和控制雙重功能的先導式安全閥； 7、若要求對安全閥做定期開啟試驗時，應選用帶提升扳手的安全閥。當介質壓力達到開啟壓力的75%以上時，可利用提升扳手將閥瓣從閥座上略為提起，以檢查安全閥開啟的靈活性； 8、若介質溫度較高時，為了降低彈簧腔室的溫度，一般當封閉式安全閥使用溫度超過300℃及敞開式安全閥使用溫度超過350℃時，應選用帶散熱器的安全閥； 9、若安全閥出口背壓是變動的，其變化量超過開啟壓力的10%時，應選用波紋管安全閥； 10、若介質具有腐蝕性時，應選用波紋管安全閥，防止重要零件因受介質腐蝕而失效。 |
