石油化工安全阀设计选用

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1石油化工安全阀设计选用概述
　　安全阀是锅炉、压力容器和其他受压力设备上重要的安全附件。其动作可靠性和性能好坏直接关系到设备和人身的安全，并与节能和环境保护紧密相关。在石油化工企业的生产过程中，由于操作失误、仪表失灵、机械故障等原因，致使设备或管道内的介质压力升高,就有可能造成设备、管道的损坏，甚至对人员造成生命危害。在设备或管道上设置安全阀后，当压力超过规定值时安全阀自动开启，并向系统外排放介质，从而防止了设备或管道内的压力超过其安全值所导致的生产事故。因此，安全阀广泛运用于石油化工生产装置中，它对人员安全和生产的正常运行起到重要的保护作用。
　　本实用新型涉及一种用于天然气集输装置安全阀性能参数调试的安全阀调试装置。安全阀是锅炉、压力容器和其他受压力设备上重要的安全附件。其动作可靠性和性能好坏直接关系到设备和人身的安全，并与节能和环境保护紧密相关。在石油化工装置的设计中,随着涉及到的中、高压压力等级的设备与管道的增多,安全阀的使用也相应多了起来。因此，安全阀正确、合理的布置就尤为重要。
随着我国石油天然气工业的发展，天然气集输装置对安全可靠性的使用要求越来越高，这就对集输装置中起安全保护作用的安全阀的性能参数调试提出了更高的要求，国内现有的安全阀调试设备，由多用气源装置、缓压机构、夹紧装置组成，有的结构庞大，不利于野外作业和在线检测，有的只能测试开启压力和密封试验，不能满足天然气用大通径、高压力安全阀性能参数的调试要求。

2石油化工安全阀设计选用分类
　　安全阀是一种安全保护用阀，属于自动阀类。按安全阀阀瓣开启高度可分为微启式安全阀和全启式安全阀，微启式安全阀的开启行程高度为:≤0.105d0(小排放喉部口径),一般用于排量不大的流体管路;全启式安全阀开启高度为:≤0.25d0(小排放喉部口径)，排放量大;按阀体构造来分，可分为封闭式和不封闭式两种。封闭式安全阀即排除的介质不外泄，全部沿着出口排泄到地点,一般用在有毒和腐蚀性介质中。对于空气和蒸汽用安全阀，多采用不封闭式安全阀;安全阀按结构形式来分，可分为下列4种:
　　本实用新型是为满足对天然气集输装置用安全阀性能参数进行现场检测和调试的要求，而研制一种新型的安全阀调试装置。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的安全阀调试装置，由空压机、气源罐、储气罐、调校台，控制柜、微机测试管理系统、仪表及管路附件构成，空压机高压气源通过截止阀联接至气源罐，气源罐储存高压气体并通过控制截止阀送入储气罐，被测安全阀安装在与储气罐直接相连的调校台上，控制柜集中装设压力测量仪表和控制管路高密封截止阀，微机测试管理系统由安全阀调校台、智能变送器、信息模块、计算机、局域网络等组成，智能变送器安装在储气罐出口的安全阀调校台架上，其特征在于a、调试装置采用撬装结构，将气源罐、储气罐、调校台、控制柜、智能变送器、仪表及管路附件在撬装底座上整合组装成一体；b、气源罐、储气罐分别采用卧式结构，并设有安全泄压保护阀和压力表监测，在储气罐出口设置微机测试传感器接点；c、调校台配有至少一套以上的法兰调试工装，安全阀出口法兰配有消音管件。

本实用新型还设置有导阀测试储气罐，采用立式安装，储气罐设有测试导阀气源控制接口。
在气源罐出口端设置有阀门气密封试验控制仪表和气源接口，本实用新型具有以下优点

①采用撬装结构，创新性地把气源罐、储气罐、调校台、控制柜、仪表及管路附件在撬装底座上组装成一体，使其结构紧凑、运输方便、避免了现场复杂的管路敷设安装，安装时不受任何条件限制，特别能适应野外作业工作条件，利于油气集输系统在线检测，解决了目前大通径、高压力安全阀性能参数测试、校验设备不配套的技术难题，为天然气集输装置的安全可靠性能提供了必要保障；

②本装置不但能满足高压力、大通径安全阀性能参数的测试，还根据现场调校安全阀导阀的需要，专门配有导阀性能参数测试功能结构，利于提高现场测试工作性能，为满足天然气集输装置用其它阀门类产品进行气密封试验检测需要，本装置还配有专门检测其它阀门类产品的气源接口和控制阀门，具有了一机多用的特点和作用；

③本安全阀调试及管理系统与企业局域网结合，可实现安全阀校验管理工作的网络化，能对大批量安全阀的校验情况实施管理，包括安全阀的档案、校验及修理情况等。同时，由于将数据库存放在服务器上，测试数据不易损坏和丢失，测试数据人为误差小，真实可靠，从实际使用情况分析，该系统能够对校验过程中的压力值进行实时采集，准确地测出整定压力值、开启压力值和回座压力值，打印输出规范的检验报告，并且还能方便、迅速地对安全阀的各项信息和数据进行检索和查询，大大提高了安全阀校验过程的科学性、可信性以及管理的自动化水平。不仅能满足先导式安全阀导阀单独测试和多种通用阀门性能试验，而且还具有测量校验压力、位移、温度和时间等自动记录功能，有利实施技术管理和技术统计。
经现场使用证明，本装置输出压力可调、升压速度可控、操作简单、运行检测数据精确，能及时出具校验报告及进行数据管理，性能安全可靠，自动化程度高。能准确测试PN≤16.0MPa、DN25～200mm规格安全阀的整定压力、排放压力和回座压力，精度等级高，测试范围宽，各项技术性能指标达到GB12242-1989、GB150-1998、《压力容器安全技术监察规程》标准的规定。满足国家油气集输建设工程的需要，可广泛用于石油天然气采输作业区、集输场站、化工冶金行业和各级安全阀校验站，市场潜力大，具有显著的经济效益和社会效益。

2.1重垂式。以重垂为荷载,直接加在阀瓣上。目前已逐渐淘汰。
　　2.2杠杆重垂式。通过杠杆使重垂的载荷作用在阀瓣上。一般适用于泄压为0.6MPa、温度在250℃以下的蒸汽或空气。由于杠杆式安全阀体积庞大往往限制了选用范围。

　　2.3弹簧式。弹簧式安全阀主要依靠作用在阀瓣上的弹簧力控制阀的启闭，具有结构紧凑、体积小、重量轻和启闭动作可靠的优点。工艺设备、管道上的安全阀一般采用弹簧式，阀体小、灵敏度好,适用于各种气、液体的泄压。弹簧式安全阀中又有封闭和不封闭的，一般易燃、易爆或有毒的介质应选用封闭式，蒸汽或惰性气体等可以选用不封闭式，在弹簧式安全阀中还有带扳手和不带扳手的。扳手的作用主要是检查阀瓣的灵活程度，有时也可以用作手动紧急泄压用。

　　2.4先导式(脉冲式)。利用导阀与主阀连在一起，通过导阀的脉冲作用驱动主阀动作。适用于大口径、大排量及高压系统。先导式安全阀与导阀采用无缝管接通，由先导阀来感测被控压力信号并控制主阀的启闭。其动作过程是：当安全阀的阀前压力低于整定压力时，先导阀整定弹簧将阀芯推向阀座密封面，气体介质经导阀进口进入主阀阀芯上腔，使阀芯下移贴紧阀座，导阀和主阀都处于无泄漏的关闭状态；当阀前压力达到或高于整定压力时，介质压力克服整定压力，弹簧将导阀阀芯推向上移，导阀受力面积由阀芯面积转化为活塞受力面积，受力面积增加上升力增大，导阀开启。主阀阀套上腔内的气体从导阀出口排出，主阀打开，介质迅速排放，活塞行程到大位置。当介质压力排放到一定压力时，通过活塞阻尼孔的介质压力使活塞上下两端产生面积压差平衡，启闭压差由活塞上下两端面积压差平衡实现，当阀前压力降回到工作压力以下时，在较小弹簧力作用下，阀芯下移实现其密封。导阀关闭，主阀也就随之而关闭。

　　3石油化工安全阀设计选用安全阀的安装设置
　　在石油化工装置的设计中,随着涉及到的中、高压压力等级的设备与管道的增多,安全阀的使用也相应多了起来。因此，安全阀正确、合理的布置就尤为重要。
　　3.1设备或管道上的安全阀一般应垂直安装,并尽量靠近被保护的设备或管道。但对设置的液体管道、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。
　　3.2安全阀一般应安装在易于检修和调节之处,周围要有足够的工作空间。如:立式容器的安全阀,DN80以下者,可安装在平台内靠外侧;DN100以上者安装在平台外靠平台处,借助平台可以对阀门进行维修和检修。且不应安装在长的水平管道的死端,以免积聚固体物或液体。

　　3.3管道上安装的安全阀,应位于压力比较稳定,距波动源有一定距离的地方,见图1及表1。
　　3.4安全阀向大气排放时,对于一般无害介质(如空气等)排放管口要高出以排放口为中心的715m半径范围内的操作平台、设备或地面2.5m以上。而对有腐蚀性、易燃或有毒的介质，排放口要高出15m半径范围内的操作平台、设备或地面3m以上。
　　3.5安全阀出口接往泄压总管时，要由上部顺着流向以45°角插入总管，以免总管内的凝液倒入支管，并可减少安全阀的背压。当安全阀定压大于710MPa时，必须采用45°插入，如图2中图a所示。
　　3.6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入总管时,应在低处易于接近的地方设液体储罐和液位计或手动放液阀,并定期排放至密闭系统以免袋形管段积液。另外在寒冷地区，袋形管段需要蒸汽伴热防冻。蒸汽伴热管也可使袋形管内的冷凝液气化，避免积液。但即使采用伴热管,手动放液阀仍是必须的。

　　3.7安全阀出口管的设计应考虑背压不超过安全阀定压的一定值。对于弹簧式安全阀,普通型其背压一般不宜超过阀定压的10%，波纹管型(平衡型)其背压一般不宜超过安全阀压的30%;对于先导式安全阀，其背压不超过安全阀定压的60%。具体数值应查阅制造厂样本，经工艺计算决定。
　　3.8由于气体或蒸汽由安全阀出口排入大气时，在出口管中心线上产生于流向相反的作用力,称为安全阀的反作用力。在进行安全阀出口管道设计时,应考虑此作用力的影响。如:安全阀出口管应设固定支架;当安全阀入口管段较长时,压力容器壁应补强。

　　4石油化工安全阀设计选用结语
　　安全阀设置的正确与否对整个装置系统的安全生产起着举足轻重的作用,安全阀的设计和选型对于压力容器和压力管道的设计和使用也是至关重要的环节,因此应引起设计工作者的高度重视,否则安全生产就成为一句空话。