壓力管道安全閥選用計算

1、安全閥選用計算1選用原則1.1臨界條件安全閥的選取規(guī)定是，在單位時間內(nèi)需要泄放的氣體流速大于等于達到臨界條件 或亞臨界條件時的流速。氣體泄放時，安全閥排口處所能達到的壓力P取決于進口壓力P與排口背壓P 的比吹值，即P/P。山理論計算可知，泄放過程開始后，出口處壓力由P逐漸下 降，流速山0訕開始逐漸增大；當(dāng)流速達到當(dāng)?shù)匾羲贂r，因阻力過大而不再增大， 出口處壓力下降至臨界后將不再下降。壓力Pc這里要求P/P的比值足夠使氣 體流速達到當(dāng)?shù)匾羲?，即滿足：10（2臨界條件：式中，p出口側(cè)背壓，絕對壓力（Mpa）,由使用條件決定。P-整定壓力，絕對壓力（即，入口側(cè)壓力/Mpa）,由熱力計算給定i3-一-臨

2、界壓力比P臨界壓力，絕對壓力（Mpa）,滿足臨界條件時的出口壓力c k氣體絕熱指數(shù)，由介質(zhì)組份確定此時，安全閥最小排放截面積：A =、m,n 7.6 X 102CKPdJM/（CTd）22 , nini式中，W-安全泄放量（kg/h）,由標(biāo)態(tài)流量X標(biāo)態(tài)密度S C氣體 特性系數(shù)P排放壓力，絕對壓力（即，入口側(cè)氣體絕對壓力/Mpa） aT-一-排放溫度（即，入口側(cè)氣體溫度/K） aM氣體摩爾質(zhì)量（kg/kmol）K安全閥的額定泄放系數(shù)，按TSGD 0001-2009壓力管道安全 技術(shù)監(jiān)察規(guī)程一一工業(yè)管道附件E E2.1的規(guī)定：安全閥一般取其泄放系數(shù)的0.9倍；在沒有參考數(shù)據(jù)時可按如下選取，全啟式安

3、全閥：K=0600.70帶調(diào)節(jié)圈的微啟式定全閥：K=0400.50不帶調(diào)節(jié)圈的微啟式定全閥：K=0250.35壓縮機用安全閥多為全啟式，一般選?。篕=0.65Z-氣體壓縮性系數(shù)，與氣體排放狀態(tài)和臨界狀態(tài)有關(guān)若P/P的比值不足使氣體流速達到當(dāng)?shù)匾羲?，即滿足：mp。 p1亞臨界條件：此時，安全閥最小排放截面積:22mm ,適用介質(zhì)1.2所說的臨界條件只適合一般介質(zhì)氣體，不適用于水蒸氣等高沸點的氣體。飽（1.1） 上述不能同理想氣體一樣用常但在泄放過程中其絕熱指數(shù)和水蒸氣雖然屬于可 壓縮性氣體，ki這里不過多論述了。數(shù)來表達。所以對其所用安全閥最小排放 面積計算公式加以修正，當(dāng)介質(zhì)為液體時，亦不必論

4、述。選用計算2需為防止壓力繼續(xù)升高而使容器破壞，當(dāng)容器壓力超過其最高工作壓力一定比例 時，要將能夠引起壓力升高的部分氣體排出容器。理論上講，單位時間需要排出 的氣體量，即。為安全泄放量。用Ws表示，單位：kg/h下面只討論容積式壓縮機工藝管路中各級安全閥的選用計算。Ws安全泄放量2.1容器安全泄放量的附錄B.超壓泄放裝置B5. GB 150.1150.42011圧力 容器計算，給出了各種容器的安全泄放量的計算公式。對于壓縮機的工藝管 路或各級容器的安全泄放量，可按下式計算：Ws = pVtkg/h ,3氣體標(biāo)態(tài)流量（式中，V-Nm, 一般為壓縮機額定流量/h） t3kg/m）氣體標(biāo)態(tài)密度（P

5、-該公式，適用于一般氣體及水蒸氣介質(zhì)。Pd排放壓力2.2壓力一開啟壓力正常匸作階段一排放壓力臨界開啟階段一回座壓力連續(xù)搶放階段一容器最大工作壓力回座階段一容器最大工作壓力閥辨開啟高度固定式壓力容器安全技術(shù)R0004-2009TSG ,在開啟壓力安全閥的整定壓力， 亦稱.監(jiān)察規(guī)程笫節(jié)規(guī)定了超壓泄放裝置開始動作的壓力：1）裝有超壓泄放裝置的圧力容器，超圧泄放裝置的整定圧力不得高于壓力容器 的設(shè)計壓力；2）對于設(shè)計圖樣中注明最高允許工作壓力的壓力容器，允許超壓泄放裝置的整 定壓力不高于該壓力容器的最高允許工作壓力。GB 130附錄B規(guī)定：容器超壓限度APW10%XP或20kPa中的較大值（需要 可用

6、代替上式中的P）；安全閥整定壓力PWP（需要可用P代替上式中的P）。 wsASME-VIII-1規(guī)定：容器超壓限度MPW10%XP或21kPa中的較大值；安全閥 整定圧秤力PWP。評在壓縮機工藝管路設(shè)計時，通常每級管路只安裝1個安全 閥。正常工作條件下，安全閥動作壓力必須高于容器工作壓力，安全閥的整定壓 力（表壓）通常選取為1.051.10倍各級排氣壓力，即：P = （1.051.10）P nz式中，P安全閥整定壓力，表壓（MPa） zP容器工作壓力，表壓（MPG n安全閥排放壓力制造要求：PW1.10P。為計算簡便,一般取P=1.10P O zzdd3）對于加氣站內(nèi)緩沖罐、壓縮機出口、儲氣瓶

7、組應(yīng)設(shè)置安全閥，應(yīng)符合固定 式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。安全閥的整定壓力P除應(yīng)符合固 定式壓力容d器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定： 當(dāng) PWl8MPa 日寸，P0=P+0.18MPao 當(dāng) 1.8MPaPW4.0MPa 時，PO1.1P 當(dāng) 4.0MPaPW8.0MPa 時，P0=P+0.4MPa 當(dāng) 8.0MPaPW25.0MPa 時，PO1.05P。注：P設(shè)備最高操作壓力。2.3氣體特性系數(shù)C氣體特性系數(shù)C,是反應(yīng)氣體特性的綜合數(shù)值，與氣體絕熱指數(shù)有關(guān)?？刹?GB150.115042011壓力容器表B1或由下式確定,式中，k氣體絕熱指數(shù)，與介質(zhì)氣體組份的性質(zhì)有關(guān)

8、，可查活 塞式壓縮機設(shè)計表2-2或按下式確定：式中，C氣體的定壓比熱，kC/kg,指每千克氣體在固定壓力時 溫度每Cp升高1C時所吸收的熱量C氣體的定容比熱，kc/kg,指每千克氣體在固定容積時溫度每。C 升高rc 時所吸收的熱量2.4額定泄放系數(shù)K排量系數(shù)是實際排量與理論排量的比值，即我們常說的排量系數(shù)。安全閥的泄放 系數(shù)，即安全閥排放氣體量與按安全閥喉徑計算泄放量的比值。排量系數(shù)越大安全閥設(shè) 計越合理,但受多種因素制約。一般情況下，同一型號不同口徑排量系數(shù)基本相 同。GB 150.115042011壓力容器附錄B 超壓泄放裝置規(guī)定：安全閥的 額定泄放系數(shù)K取0.9倍的匯放系數(shù)，泄放系數(shù)由安

9、全閥制造廠提供。在安全閥泄放量計算時，通常K=0.60.7, 般取K=0.65。2.5氣體摩爾質(zhì)量M 31223。1 mol氣體質(zhì)6.02X 摩爾是物質(zhì)量的單位，相當(dāng)于12glOC的原子個數(shù)， 大約為量為其分子量，單位：g/mol,標(biāo)態(tài)下的體積：22.4L。安全閥計算時所用的氣體摩爾質(zhì)量M,單位：kglmiol,數(shù)值為氣體分子量。2.6氣體壓縮性系數(shù)Z 4氣體壓縮性系數(shù)乙是氣體在相同狀態(tài)(P，V)下，實際氣體的比容同理想氣 的比容的偏差。比容，是描述氣體同外界交換熱量時，氣體溫度變化特性的物理 量。壓縮性系數(shù):K4,式中M氣體分子量 式中，為氣體常數(shù)，對于理想氣體:PV H4Ko實際氣體在壓縮

10、過程中，尤其在其狀態(tài)，Z=1理想氣體壓縮性系數(shù)：此時在 工程計算中已經(jīng)不可容接近臨界狀態(tài)時，其氣體常數(shù)R將偏離理想氣體常數(shù)很 大，乘以一個壓縮忍，R所以有必要對根據(jù)理想氣體計算所得的氣體常數(shù)進行修 正，這就是給R=ZR性系數(shù)乙即m有關(guān)。的值與介質(zhì)性質(zhì)和氣體狀態(tài)(P.VT) 圧縮性系數(shù)乙 查氣體壓縮性系B1B 超壓泄放裝置圖按GB150-1998鋼制 壓力容器附錄 數(shù)。其中，需要計算兩個數(shù)值：對比溫度：式中，T-一氣體的臨界溫度，KcT氣體的泄放溫度，KPPr = F對比壓力：P-氣體的整定式中，p氣體的臨界壓力，Mpa (A) c壓力,Mpa (A)3設(shè)計算例本例是某型壓縮機的一級排氣安全閥的

11、選用訃算。3.1工作條件混合氣體分子量:絕熱指數(shù)：3 0.1098 kgf7m=I3/min =23.5 NmM=246K= 1.404密度：V排氣量：tPr= 13.0259 MPa混合氣體假臨界壓力:Tf = 34.702 K混合氣體假臨界溫度：一級排氣壓力：P = 0.315MPa (G)c安全閥排口壓力：P = 0l MPa (A) oK406= 級排氣溫度：Td計算參數(shù)3.21)安全泄放量W$ = 60IVt= 60 x 0.1098 x 23.5 = 154.82(kg/h)2)整定壓力 0.35 (MPa) (G)X0315=P=l10P=l10cz排放壓力0.39 (MPa)

12、(G) 0.35 = 1.10 P=1.10XP =Pa)氣體特性系數(shù)3zd0.49 (MPa) (A)C = 520 x1.4(M 11404X() = 356.4)氣體壓縮性系數(shù)4對比溫度：406=11.70.4913.U2590.0376對比壓力：查GB 150.115042011壓力容器附錄B 超壓泄放裝置圖B1,得 混合o 1氣體壓縮性系數(shù)，Z=)額定泄放系數(shù)5在安全閥泄放量計算時，通常 K=060.7, 般取 K=0.65o 3.3最小排放面積1）臨界條件1.4114I .5280.10.49=0.204Po 2 A 耳（FFI）O所以，滿足臨界條件：2）計算最小排放面積_ min

13、 7.6x10-2CKPdVWU154.927.6 X 102x 356.4 x 0.65 x 0.49 x 苗6/(1 X 402)=224(mni2)）計算所需喉頸3, 4Amin I 224do _ XI_JT 一 y ITT-16 J(mm)選用安全閥為：A42Y-16C-DN32；喉頸：d=20mm。o4 安全閥設(shè)置1）安全閥適用于清潔、無顆粒、低粘度流體。凡下列情況之一的必須安裝安全閥： 獨立壓力系統(tǒng)（有切斷閥與其它系統(tǒng)分開）； 容器壓力物料來源處沒有安全閥的場合； 設(shè)計壓力小于壓力來源處的壓力容器及管道； 容積式泵和壓縮機的出口管道； 由于不凝氣的累積產(chǎn)生超壓的容器； 升圧系統(tǒng)岀

14、口管道上，如設(shè)有切斷閥、止回閥或控制閥時，在該閥上游應(yīng)設(shè)置 安全閥O5其它應(yīng)設(shè)置安全閥的地方。2)安全閥應(yīng)設(shè)置在容器本體或其連接管線上容易安裝、檢查、維護的部位，閥 體應(yīng)在容器或管線頂部并垂直向上。安全閥應(yīng)設(shè)置在靠近容器壓力源的位置。若用于氣體介質(zhì)，應(yīng)設(shè)置在氣相空間； 若用于液體介質(zhì)，應(yīng)設(shè)置在正常液面以下。容器與安全閥之間一般不宜設(shè)置中間截斷閥。對于連續(xù)操作的容器，可在容器與 安全閥之間設(shè)置截斷閥專供檢修用。容器正常工作期間，截斷閥應(yīng)處于全開的位 置并鉛封。2安全閥支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的強度，以保證能承受泄放時產(chǎn)生的反力。6)圧 縮機級間安全閥應(yīng)設(shè)置在冷卻器入口前。3參考文獻11版.北京：新華出版社，2005年10月 實施2012