如何設置和選用安全閥

安全 閥 的 設 置 和 選 用
HG／T 20570．2—95
1應用范圍
1.0.1 本規(guī)定僅適用于化工生產(chǎn)裝置中壓力大于0.2MPa的壓力容器上防超壓用安全閥的設置和計算，不包括壓力大于100MPa的超高壓系統(tǒng)。適用于化工生產(chǎn)裝置中上述范圍內的壓力容器和管道所用安全閥；不適用于其它行業(yè)的壓力容器上用的安全閥，如各類槽車、各類氣瓶、鍋爐系統(tǒng)、非金屬材料容器，以及核工業(yè)、電力工業(yè)等。
1.0.2 計算方法引自《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》和API一520（見2．3節(jié)），在使用本規(guī)定時，應采用同一個規(guī)范來進行泄放量和泄放面積的計算。
2 名詞
2.0.1 安全閥
由彈簧作用或由導閥控制的安全閥。當入口處靜壓超過設定壓力時，閥瓣上升以泄放被保護系統(tǒng)的超壓，當壓力降至回座壓力時，可自動關閉的安全泄放閥。
2.0.2 導閥
控制主閥動作的輔助壓力泄放閥。
2.0.3 全啟式安全閥
當安全閥入口處的靜壓達到其設定壓力時，閥瓣迅速上升至大高度，大限度地排出超壓的物料。一般用于可壓縮流體。閥瓣的大上升高度不小于喉徑的1/20~1/40。
2.0.4 微啟式安全閥
當安全閥入口處的靜壓達到其設定壓力時，閥瓣位置隨入口壓力的升高而成比例的升高，大限度地減少應排出的物料。一般用于不可壓縮流體。閥瓣的大上升高度不小于喉徑的1/20~1/40。
2.0.5 彈簧式安全閥
由彈簧作用的安全閥。其設定壓力由彈簧控制，其動作特性受背壓的影響。
2.0.6 背壓平衡式安全閥
由彈簧作用的安全閥。其設定壓力由彈簧控制，用活塞或波紋管減少背壓對其動作性能的影響。
2.0.7 導閥式安全閥
由導閥控制的安全閥。其設定壓力由導閥控制，其動作性能基本上不受背壓的影響。當導閥失靈時，主閥仍能在不超過泄放壓力時自動開啟，并排出全部額定泄放量。
2.0.8 主安全閥
主安全閥是被保護系統(tǒng)的主要安全泄放裝置，其泄放面積是基于大可能事故工況下的泄放量。
2.0.9 輔助安全閥
輔助安全閥（有時多于一個）是主安全閥的輔助裝置，提供除主安全閥以外的附加泄放面積。用于非大可能事故工況下的超壓泄放。
2.0.10 實際泄放面積
流體經(jīng)過安全閥的小流通面積。
2.0. 11 有效泄放面積（小泄放面積）
用公式或圖表計算的泄放面積。有效泄放面積要小于實際泄放面積。
2.0. 12 喉徑面積
安全閥噴嘴中小直徑處的截面積。
2.0. 13 環(huán)隙面積
安全閥的閥瓣與閥座之間的圓柱形面積。
2.0. 14 大工作壓力
系指容器在正常工作情況下容器頂部可能達到的大壓力。見《設備和管道系統(tǒng)設計壓力和溫度的確定》（G／T 20570．1一95）規(guī)定。
2.0. 15 設計壓力
系指設定的容器頂部的高壓力，應不小于安全閥的設定壓力（開啟壓力）。
2.0. 16 安全閥的設定壓力
安全閥入口處的靜壓達到該值時，安全閥將動作。設定壓力要求不大于被保護系統(tǒng)內低的設計壓力。
2.0. 17 安全閥的開啟壓力（整定壓力）
安全閥的閥瓣開始升起，物料連續(xù)流出時的壓力。數(shù)值與設定壓力相同。
2.0. 18 安全閥的背壓
作用在安全閥出口處的壓力。背壓分為靜背壓和動背壓。靜背壓是指安全閥未起跳時閥出口處的壓力；動背壓是指安全閥起跳后，由于流體的流動引起的摩擦壓力降值。
2.0. 19 安全閥的超壓
在泄放過程中，安全閥入口處的壓力超過設定壓力的部分。通常以百分數(shù)表示。
2.0. 20 安全閥的泄放壓力
安全閥的閥芯升到大高度后閥入口處的壓力。泄放壓力等于設定壓力加超壓。
2.0. 21 安全閥的回座壓力
安全閥起跳后，隨著被保護系統(tǒng)內壓力的下降，閥芯重新回到閥座時的壓力。
2.0. 22 大允許工作壓力
系指在設計溫度下，容器頂部所允許承受的大表壓力。該壓力是根據(jù)容器受壓元件的有效厚度計算所得，且取其小值。
3 引用標準
3.0.1 《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》（勞動部頒發(fā)，1991年1月1日施行）
3.0.2 GBI50一89《鋼制壓力容器》
3.0.3 API一520《Sizing Selection and Installation of Pressure一Relieving Devices in Refineries》1992．（美國石油學會標準）
3.0.4 API一526《Flanged Stee1 Safety一Relief Valves》（美國石油學會標準）
4壓力關系表
4.0.1 壓力關系表
壓力關系見表4.0.1。
安全閥與客器有關的壓力關系表 表4．0．1
容 器
壓力百分比
安全閥
121％
116％
110％
105％
100％
火災用安全閥的大泄放壓力
非火災用輔助安全閥的大泄放壓力
非火災用主安全閥的大泄放壓力、火災用輔助安全閥的大設定壓力
非火災用輔助安全閥的大設定壓力
93％~97％
設計壓力（或大允許工作壓力）
主安全閥的大設定壓力
回座壓力
表4.0.1表明了不同情況下被保護系統(tǒng)設置安全閥的大泄放壓力、大設定壓力的數(shù)值與保護容器的設計壓力（或大允許工作壓力）數(shù)值的比例關系。
5安全閥的設置
5.0.1 安全閥適用于清潔、無顆粒、低粘度流體。凡必須安裝安全泄壓裝置而又不適合安裝安全閥的場所，應安裝爆破片或安全閥與爆破片串聯(lián)使用。
5.0.2 凡屬下列情況之一的容器必須安裝安全閥：
5.0.2.1 獨立的壓力系統(tǒng)（有切斷閥與其它系統(tǒng)分開）。該系統(tǒng)指全氣相、全液相或氣相連通；
5.0.2.2 容器的壓力物料來源處沒有安全閥的場合；
5.0.2.3 設計壓力小于壓力來源處的壓力的容器及管道；
5.0.2.4 容積式泵和壓縮機的出口管道；
5.0.2.5 由于不凝氣的累積產(chǎn)生超壓的容器；
5.0.2.6 加熱爐出口管道上如設有切斷閥或控制閥時，在該閥上游應設置安全閥；
5.0.2.7 由于工藝事故、自控事故、電力事故、火災事故和公用工程事故引起的超壓部位；
5.0.2.8 液體因兩端閥門關閉而產(chǎn)生熱膨脹的部位；
5.0.2.9 凝氣透平機的蒸汽出口管道；
5.0.2.10 某些情況下，由于泵出口止回閥的泄漏，則在泵的入口管道上設置安全閥；
5.0.2.11 其它應設置安全閥的地方。
6安全閥形式的選擇
6.0.1 排放氣體或蒸汽時，選用全啟式安全閥。
6.0.2 排放液體時，選用全啟式或微啟式安全閥。
6.0.3 排放水蒸汽或空氣時，可選用帶扳手的安全閥。
6.0.4 對設定壓力大于3MPa，溫度超過235℃的氣體用安全閥，則選用帶散熱片的安全閥，以防止泄放介質直接沖蝕彈簧。
6.0.5 排放介質允許泄漏至大氣的，選用開式閥帽安全閥；不允許泄漏至大氣的，選用閉式閥帽安全閥。
6.0.6 排放有劇毒、有強腐蝕、有極度危險的介質，選用波紋管安全閥。
6.0.7 高背壓的場合，選用背壓平衡式安全閥或導閥控制式安全閥。
6.0.8 在某些重要的場合，有時要安裝互為備用的兩個安全閥。兩個安全閥的進口和出口切斷閥宜采用機械聯(lián)鎖裝置，以確保在任何時候（包括維修，檢修期間）都能滿足容器所要求的泄放面積。
7各種事故工況下泄放量的計算
7.0.1 閥門誤關閉
7.0.1.1 出口閥門關閉，入口閥門未關閉時，泄放量為被關閉的管道大正常流量。
7.0.1.2 管道兩端的切斷閥關閉時，泄放量為被關閉液體的膨脹量。此類安全閥的入口一般不大于DN25。但對于大口徑、長距離管道和物料為液化氣的管道，液體膨脹量按式（7.0.1）計算。
7.0.1.3 換熱器冷側進出口閥門關閉時，泄放量按正常工作輸入的熱量計算，計算公式見式（7.0.1）。
7.0.1.4 充滿液體的容器，進出口閥門全部關閉時，泄放量按正常工作輸入的熱量計算。按式（7.0.1）計算液體膨脹工況的泄放量：
V=B·H／（Gl·CP） （7．0．1）
式中
V——體積泄放流量，m3/h;
B——體積膨脹系數(shù)，l/℃;
H——正常工作條件下大傳熱量，kJ／h;
Gl—液相密度，kg／m3；
CP——定壓比熱，kJ／（kg℃）。
7.0.2 循環(huán)水故障
7.0.2.1 以循環(huán)水為冷媒的塔頂冷凝器，當循環(huán)水發(fā)生故障（斷水）時，塔頂設置的安全閥泄放量為正常工作工況下進入冷凝器的大蒸汽量。
7.0.2.2 以循環(huán)水為冷媒的其它換熱器，當循環(huán)水發(fā)生故障（斷水）時，應仔細分析影響的范圍，確定泄放量。
7.0.3 電力故障
7.0.3.1 停止供電時，用電機驅動的塔頂回流泵、塔側線回流泵將停止轉動，塔頂設置的安全閥的泄放量為該事故工況下進入塔頂冷凝器的蒸汽量。
7.0.3.2 塔頂冷凝器為不裝百葉的空冷器時，在停電情況下，塔頂設置的安全閥的泄放量為正常工作工況下，進入冷凝器的大蒸汽量的75%。
7.0.3.3 停止供電時，要仔細分析停電的影響范圍，如泵、壓縮機、風機、閥門的驅動機構等，以確定足夠的泄放量。
7.0.4 不凝氣的積累
7.0.4.1 若塔頂冷凝器中有較多無法排放的不凝氣，則塔頂設置的安全閥的泄放量與7.0.2規(guī)定相同。
7.0.4.2 其它積累不凝氣的場合，要分析其影響范圍，以確定泄放量。
7.0.5 控制閥故障
7.0.5.1 安裝在設備出口的控制閥，發(fā)生故障時若處于全閉位置，則所設安全閥的泄放量為流經(jīng)此控制閥的大正常流量。
7.0.5.2 安裝在設備入口的控制閥，發(fā)生故障時若處于全開位置時：
（1）對于氣相管道，如果滿足低壓側的設計壓力小于高壓側的設計壓力的2／3，則安全閥的泄放量應按式（7.0.5）計算：
w=3171.3（CV1一CV2）Ph（Gg／T）1/2 （7．0． 5）
式中
w=質量泄放流量，kg/h;
CV1——控制閥的Cv值；
CV2——控制閥小流量下的Cv值；
Ph——高壓側工作壓力，MPa；
Gg——氣相密度，kg／m3；
T——泄放溫度，K。
如果高壓側物料有可能向低壓側傳熱，則必須考慮傳熱的影響。
（2）對于液相管道，安全閥的泄放量為控制閥大通過量與正常流量之差，并且要估計高壓側物料有無閃蒸。
7.0.6 過度熱量輸入
換熱器熱媒側的控制閥失靈全開、切斷閥誤開，設備的加熱夾套、加熱盤管的切斷閥誤開等工況下，以過度熱量的輸入而引起的氣體蒸發(fā)量或液體的膨脹量來計。
7.0.7 易揮發(fā)物料進入高溫系統(tǒng)
7.0.7.1 輕烴誤入熱油以及水誤入熱油等工況下，由于產(chǎn)生大量蒸汽，致使容器內的壓力迅速上升。
7.0.7.2 由于此事故工況下的泄放量無法確定而且壓力升高十分迅速，所以，安裝安全閥是不合適的，應設置爆破片。
7.0.7.3 這種工況的保護措施是確保避免發(fā)生此類事故。
7.0.8換熱器管破裂
7.0.8.1 如果換熱器低壓側的設計壓力小于高壓側的設計壓力的2／3時，則應作為事故工況考慮。
7.0.8.2 根據(jù)7.0.8.1的條件，安全閥的泄放量按式（7.0.8）計算出的結果和高壓側正常流量比較，取二者的較小值。
7.0.8.3 換熱器管破裂時的泄放量
w=5.6·d2·（Gl×△P）1／2 （7.0.8）
式中
W——質量泄放流量，kg／h;
d——管內徑，mm；
Gl——液相密度，kg／m3；
△P——高壓側（管程）與低壓側（殼程）的壓差，MPa。
本公式適用于高壓流體為液相。
7.0.9 化學反應失控
7.0.9.1 對于放熱的化學反應，如果溫度、壓力和流量等自動控制失靈，使化學反應失控，形成“飛溫”，這時產(chǎn)生大量的熱量，使物料急劇大量蒸發(fā)，形成超壓。這類事故工況，安裝安全閥無論在反應時間，還是在泄放速率方面均不能滿足要求，應設置爆破片。
7.0.9.2 如果所有者能提供準確的化學反應動力學關聯(lián)式，推算出事故工況下的泄放量，則可以在所有者和建設方的同意下設置安全閥。
7.0.10 外部火災
7.0.10.1 本規(guī)定適用于盛有液體的容器暴露在外部火災之中。
7.0.10.2 容器的濕潤面積（A）
容器內液面之下的面積統(tǒng)稱為濕潤面積。外部火焰?zhèn)魅氲臒崃客ㄟ^濕潤面積使容器內的物料氣化。不同型式設備的濕潤面積計算如下：
（1）臥立式容器：距地面7.5m或距能形成大面積火焰的平臺之上7.5m高度范圍內的容器外表面積與高正常液位以下的外表面積比較，取兩者中較小值。
a.對于橢圓形封頭的設備全部外表面積為：
A。=πD。（L＋0.3×D。） （7.O. 10一1）
式中
A。——外表面積，m2；
D。——設備直徑，m；
L一一設備總長（包括封頭），m。
b．氣體壓縮機出口的緩沖罐一般多盛一半液體，濕潤表面為容器總表面積的50。
c.分餾塔的濕潤表面為塔底正常高液位和7.5m高度內塔盤上液體部分的表面積之和。
（2）球型容器：球型容器的濕潤面積，應取半球表面積或距地面7.5m高度下表面積二者中的較大值。
（3）濕潤面積包括火災影響范圍內的管道外表面積。
7.0.10.3 容器外壁校正系數(shù)（F）
容器壁外的設施可以阻礙火焰熱量傳至容器，用容器外壁校正系數(shù)（F）反映其對傳熱的影響。
（1）根據(jù)勞動部頒發(fā)的《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》（1991年1月：日施行）中規(guī)定：
a.容器在地面上無保溫：F=1.0
b.容器在地面下用砂土覆蓋：F＝0.3
c.容器頂部設有大于101/（m2·min）水噴淋裝置：F=0．6
d.容器在地面上有完好保溫，見式（7．0．10一4）。
（2）根據(jù)美國石油學會標準API一520：
a.容器在地面上無保溫：F＝1．O
b．容器有水噴淋設施：F=1．O
c.容器在地面上有良好保溫時，按式（7.0.10一2）計算：
F=4.2×10一60dλ（904.4-t） （7.0.10一2）
式中
λ——保溫材料的導熱系數(shù)，kJ／（m·h·℃）；
do——保溫材料厚度，m；
t——泄放溫度，℃。
d.容器在地面之下和有砂土覆蓋的地上容器，（F）值按式（7.0.10一2）計算，將其中的保溫材料的導熱系數(shù)和厚度換成土壤或砂土相應的數(shù)值。
另外，保冷材料一般不耐燒，因此，保冷容器的外壁校正系數(shù)（F）為1.0。 7.0.10.4 安全泄放量
（1）根據(jù)勞動部頒發(fā)的《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》（1991年1月1日施行）中規(guī)定：
a.無保溫層
W=lHAF82.051055.2××× （7．0．10一3） 式中
W——質量泄放量，kg／h;
Hl——泄放條件下氣化熱，kJ／kg；
A——潤濕面積 ，m2；
F——容器外壁校正系數(shù)，取7.0.10.3（1）值。
b．有保溫層
W=lHdAt⋅××−×082.0）650（61.2λ （7.0.10 一4）
（2）根據(jù)美國石油學會標準API一520中規(guī)定：對于有足夠的消防保護措施和有能及時排走地面上泄漏的物料措施時，容器的泄放量為：
W=lHAF82.0510555.1××× （7.0.10一5）
否則，采用式（7.0.10一6）計算：
W=lHAF82.051055.2××× （7.0.10—6）
式中符號同式（7.0.10一3），F(xiàn)取7.0.10.3（2）值。
8小泄放面積的計算
8.0.1 計算的小泄放面積為物料流經(jīng)安全閥時通過的小截面積。對于全啟式安全閥為喉徑截面積，對于微啟式安全閥為環(huán)隙面積。
8.0.2 根據(jù)勞動部頒發(fā)的《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》（1991年1月1日施行）中規(guī)定：
（1）對于氣體、蒸汽在臨界條件下的小泄放面積為：
a=MZTPXCW⋅⋅06.13 （8.0.2一1）
式中
a——小泄放面積，mm2；
W——質量泄放流量，kg／h
X——氣體特性系數(shù)；
P——泄放壓力，MPa；
Z——氣體壓縮因子；
T——泄放溫度，K；
M——分子量。
流量系數(shù)（C。）由制造廠提供。若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時，對于全啟式安全閥：C0=0．6～0.7；對于帶調節(jié)圈的微啟式安全閥：C0＝0.4～0.5；對于不帶調節(jié)圈的微啟式安全閥：C0=0.25～0.35。
氣體特性系數(shù)（X）見表16.0.1。
氣體壓縮因子（Z）查圖16.0.6。
（2）根據(jù)計算的小泄放面積（a），計算安全閥喉徑（d1）或閥座口（D）
a.對于全啟式安全閥
a=421dπ （8.0.2一2）
b．對于平面密封型微啟式安全閥
a=πDh （ 8.0.2—3 ）
c. 對于錐面密封型微啟式安全閥
?πsin⋅=Dha （8.0.2一4）
式中
d——安全閥喉徑，mm；
h—— 開啟高度，mm；
D——安全閥的閥座口徑，mm；
?一一密封面的半錐角，度。
8.0.3 根據(jù)美國石油學會標準API一520中的規(guī)定如下：
8.0.3.1 臨界條件的判斷
如果背壓滿足式（8.0.3.1），則為臨界流動，否則為亞臨界流動。
Pb≤1]12[−+⋅=kkcfkPP （8.0.3一1）
式中
Pb——背壓，MPa；
Pcf——臨界流動壓力，MPa；
P——泄放壓力，MPa；
K——絕熱指數(shù)。
8.0.3.2 氣體或蒸氣在臨界流動條件下的小泄放面積
MTZKPXCWab⋅⋅⋅=016.13 （8．0．3一2）
式中
a——小泄放面積，mm2；
W——質量泄放流量，kg/h；
C0———流量系數(shù)；
X——氣體特性系數(shù)；
P——泄放壓力，MPa；
Kb——背壓修正系數(shù)；
T——泄放溫度，K；
Z——氣體壓縮因子；
M——分子量。
流量系數(shù)（C。）由制造廠提供，若沒有制造廠的數(shù)據(jù)，則取C。=0.975。系數(shù)（X）由式（8.0.3一3）計算或查表16.0.1。
X=5201112−+??????+⋅kkkk （8.0.3—3）
背壓修正系數(shù)（Kb）僅用于波紋管背壓平衡式安全閥（查圖16.0．5）臨界流動條件下，對于彈簧式安全閥Kb=1．0。
氣體壓縮因子（Z）查圖16．0．6所示。
部分物料的絕熱指數(shù)（k）見表16.0.2，若沒有k的數(shù)據(jù)，則X=315。
8.0.3.3 氣體或蒸氣在亞臨界條件下的小泄放面積的計算：
（1）式（8.0.3—4）適用于導閥式安全閥和彈簧設定時考慮了靜背壓的影響的彈簧式安全閥，在亞臨界流動條件下的小泄放面積的計算：
）（108.102bfPPMPZTKCWa−⋅×=− （8.0.3—4）
亞臨界流動系數(shù)（Kf）查圖16.0.7。
流量系數(shù)（C0）值由制造廠提供，若沒有制造廠數(shù)據(jù)時，C0＝0.975，其它符號同前。
（2）簡便計算彈簧式安全閥在亞臨界流動條件下的小泄放面積時，可先按臨界流動條件下的式（8.0.3一2）計算，再將計算結果除以按圖16.0.8查得的背壓修正系數(shù)（Kb），即為亞臨界條件下的小泄放面積。
（3）背壓平衡式安全閥在亞臨界流動時的小泄放面積按式8．0．3一2）計算，但背壓修正系數(shù)（Kb）應由制造廠提供。
8.0.3.4 水蒸汽
NshKKPCWa⋅⋅=019.0 （8·O·3一5）
流量系數(shù)（C。）值由制造廠提供，若無制造廠數(shù)據(jù)時，C0=0.975。
過熱蒸汽校正系數(shù)（Ksh）查表16.0.3，對于飽和蒸汽，Ksh=1．0。
Nap1er系數(shù)（KN）按下述要求選?。?br />P≤10.44Mpa時，KN=1.0
10.44Mpa<P≤22.17Mpa時，KN=1061234.331000637.27−−P
其余符號意義同前。
8.0.3.5 液體
a=0.196blVWPPPGKKKCV−⋅⋅⋅0 （8.0.3—6）
超壓系數(shù)（KP）查圖16.0.9所示。
背壓修正系數(shù)（Kw）.對彈簧式安全閥Kw=1.0山對于波紋管背壓平衡式安全閥，Kw查圖16.0.10。
粘度修正系數(shù)（Kv）查圖16.0.11。
流量系數(shù)（C。）對于按美國機械工程師協(xié)會ASME第Ⅷ部分第1分篇或國標GBI50一89設計的容器上安裝的安全閥，C0=0.65，其它（如管道上）安裝的安全閥，C。=0．62。
計算泄放壓力（P）時所用的超壓，對于按ASME第Ⅷ部分第Ⅰ分篇或國標GBI50一89設計的容器，超壓為10％，其它（如管道上）安裝的安全閥，超壓為25％。其余符號同前。
8.0.3.6 兩相流體
（1）氣一液平衡態(tài)的兩相流體，流經(jīng)閥體時部分液體要產(chǎn)生閃蒸，閃蒸現(xiàn)象會降低閥門的質量流通能力。泄放量的計算方法如下：
a.確定閃蒸量：分別計算液相自泄放壓力經(jīng)絕熱過程至臨界壓力下和至背壓下的閃蒸量，取小者。
b．用閃蒸的氣量和泄放時混合物中的氣量之和，根據(jù)背壓情況及安全閥的型式等，按照式（8.0.3一2）或（8.0.3一4）計算氣相所需的小泄放面積。
c.根據(jù)式（8．0．3一6）計算液相所需的小泄放面積。
d.將b和c項的計算結果相加，即為所需的小泄放面積。
（2）背壓對安全閥的上述計算過程有很大的作用，因此：
a.應仔細計算泄放管道中兩相流體的壓力降；
b．管道壓力降的產(chǎn)生，會使部分液體繼續(xù)氣化；
c.來自冷凍（如液化氣的排放）的物料排放系統(tǒng)，在排放管道中有時會產(chǎn)生液滴和低溫；
d.對于氣相處于臨界條件下泄放時，計算液相泄放量時背壓取臨界壓力（Pcf）（見式8.0.3一1）。
9儲存氣體容器的安全閥
9.0.1 無濕潤表面的容器在外部火災情況下，容器將在短時間內由于金屬材料的軟化而發(fā)生破壞。設置安全閥將不能獨立保護這類容器不受損壞，僅能在短時間內（金屬軟化之前）起作用。因此要采取其它的辦法如外保溫、水噴淋或自動／手動泄壓系統(tǒng)（安裝控制閥）。
9.0.2 無濕潤表面的容器在外部火災情況下的泄放量
W=8.764（）MPATTTW⋅⋅−101506.125.1 （9．0．2）
暴露面積（A1）為距地面或能形成大面積火焰的平臺上方7．5m以下的容器外面。
金屬壁溫（Tw）。對于碳鋼為593℃（866K）。
泄放溫度（T）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計算。
9.0.3 小泄放面積
a=576.7PAF1'× （9·0·3一1）
泄放閥因子（F/）按式（9.0.3一2）計算。F/的小值為0.01。如果F/沒有足夠的數(shù)據(jù)進行計算，則F/取0.045。
F/=（）6506.0025.12.0TCXTTW⋅⋅−⋅ （9．0．3一2）
上式中流量系數(shù)（C。）由制造廠提供。若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時，C。取0.975。氣體特性系數(shù)（X）查表16．0．1。
上述各式的其它符號同前。
10安全閥型號的確定
10.0.1 確定原則
（1）根據(jù)計算的小泄放面積，按制造廠產(chǎn)品資料選擇安全閥。原則是所選安全閥的實際泄放面積不得小于小泄放面積。
（2）美國石油學會標準API一526中規(guī)定了安全閥的喉徑截面積及其代號，見表16.0.4根據(jù)計算的小泄放面積（喉徑截面積），按表向上圓整選取喉徑代號，再根據(jù)喉徑代號按制造廠產(chǎn)品資料，選擇安全閥。
10.0.2 背壓校正
由10.0.1選擇的安全閥喉徑，反算安全閥的泄放量。根據(jù)反算的泄放量計算排放管中的壓力降，檢查安全閥的型式是否適當。
11安全閥數(shù)據(jù)表、計算表和匯總一覽表
11.0.1 安全閥數(shù)據(jù)表
安全閥數(shù)據(jù)表見表11.1。
11.0.2 安全閥計算表
安全閥計算表見表11.0.2。
11.0.3 匯總一覽表
匯總一覽表采用行業(yè)標準《工藝系統(tǒng)專業(yè)提交文件內容的規(guī)定》（HG
20558.2一93）中規(guī)定的“特殊管件匯總一覽表”。
11.0.4 安全閥采購數(shù)據(jù)匯總表
采購數(shù)據(jù)匯總表采用行業(yè)標準《工藝系統(tǒng)專業(yè)提交文件內容的規(guī)定》（HG20558.2一93）中規(guī)定的“安全閥采購數(shù)據(jù)匯總表”。
表11.0.1
工程
裝置
車間或工段（區(qū)）
安全閥數(shù)據(jù)表
工 程 號
第 頁 共 頁
1.全閥位號：
3.被保護設備的位號：
2.I圖圖號：
4.管道編號：
5.大工作壓力：
7.高工作溫度：
6.設計壓力：MPa（表 ）
8.設計溫度： ℃
9.物料性質：
名稱：
臨界壓力： MPa
分子量M：
壓縮因子Z：—
膨脹系數(shù)B： 1/℃
汽化熱H1：kJ/kg
相態(tài)：
臨界溫度： ℃
絕熱指數(shù)： —
氣象密度Gg：kg/m3
比熱Cp：J/kg. ℃
粘度μ: mPa.s
10.安全閥設定壓力：Mpa（表）
12.背壓Pb：MPa
14.安全閥泄放壓力： MPa
11.超壓: %
13.靜背壓: MPa
15.泄放溫度T: K
16．設備參數(shù)：
直徑DO： m
換熱管內徑d： mm
設備全長L:m
大輸入熱量H: kJ/h
17.保溫材料的厚度do： m
18.導熱系數(shù): kJ/h
19.流量系數(shù)Co；
21.背壓修正系數(shù)Kb（圖16.0.5和圖16.0.8）：
23.液體超壓修正系數(shù)Kp（圖16.0.9）：
25.液體粘度修正系數(shù)Kv（圖16.0.11）：
27.氣體特性系數(shù)X（表16.0.1）：
20.容器外壁校正系數(shù)F:
22.亞臨界流動系數(shù)Kf（圖16.0.7）:
24.液體背壓修正系數(shù)Ksh（表16.0.10）:
26.蒸汽過熱系數(shù)Ksh（表16.0.3）:
28.控制閥的Cv值Cv1：
小流量下的Cv值Cv2:
30.備注：
版次
日期
編制
校核
版次或修改
審核
表11.0.2
工程
裝置
車間或工段（區(qū)）
安全閥數(shù)據(jù)表
工程號
第 頁 共 頁
1.安全閥位號：
2.安全閥數(shù)量：
3.安全閥形式：
安全閥類型： 全啟式□ 微啟式□
背壓平衡機構： 帶波紋管□ 帶活塞□
驅動型式： 彈簧□ 導閥□
閥帽： 開式□ 閉式□
搬手： 帶□ 不帶□
散熱片： 帶□ 不帶□
4.確定安全閥尺寸的事故工況：
5.安全閥的選擇：
計算的喉徑面積： mm2 計算泄放面積： kg/h或m3/h
選擇的喉徑面積： mm2 額定泄放量: kg/h或m3/h
選擇的喉徑面積代號：
入口公稱直徑： mm 入口閥蘭等級:
出口公稱直徑 mm 出口閥蘭等級：
6.材料：
閥體 閥帽 閥座 閥芯
彈簧 波紋管 活塞 其它
7.計算標準：
8.制造標準：
9.制造廠名稱：
10.安全閥型號：
11.說明：
班次
日期
編制
校核
版次或修改
審核
12安全閥入口管道的設計
12.0.1 安全閥一般應盡量靠近被保護設備或管道安裝，安裝位置要易于維修和檢驗。管道直徑不小于安全閥的入口直徑，入口管道的壓力降不大子安全閥設定壓力（表壓）的3%。入口管道一般不設切斷閥；，如果必須設置，則切斷閥要鉛封開啟，而且不影響安全閥的操作。有時設幾個安全閥以保證至少有一個安全閥能正常工作。
12.0.2 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。
12.0.3 安全閥設置在管道上，，如圖16．0．12。安全閥距振動源（如果有）的距離應滿足圖中說明的要求。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。
12.0.4 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。
12.0.5 安全閥入口管道至少要有5%的坡度，坡向被保護的系統(tǒng)。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(xù)流動的排液管連至同一壓力系統(tǒng)，若凝液易變稠或成固態(tài)，則此排液管要伴熱；又于不凝介質，在袋形彎的低處有易于接近的放凈閥。
12.0.6 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。
13安全閥出曰管道的設計
13.0.1 安全閥出口管道的管徑要不J吁安全閥出口直徑。對于彈簧式安全閥，彈簧設懺考慮靜背壓的影咖出口管道的動背壓（動背壓按9·0·2所要求的計算嶼靜背壓之和要不大于設定壓力（表壓）的1賊。對于波紋管背壓平衡式安全閥要不大于50錫。安全閥的出口管道一般不設切斷閥，，”必須設置狽！要求切斷閥鉛封在開啟狀態(tài)。
13.0.2 直接排向大氣
13.0.2.1 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。管口附絲網(wǎng)以避免飛鳥筑巢。
13.0.2.2 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(guī)范執(zhí)行。當允許排向大氣時，排放口要高出以排放口為中心的15m半徑范圍內的地面：設備、操作平臺3m以上。
13.0.2.3 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，見圖16.0.13所示。滅火蒸汽管小管徑為DN25。
13.0.2.4 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(xù)通入氮氣。
13.0.2.5 排至大氣的液體要向下引至安全地點。
13.0.3 排至密閉系統(tǒng)
13.0.3.１ 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。
13. 0.3.2 排放管與主管的連接，要從主管上部或側面順流向45”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。
13.0.3.3 核算在可能的工作溫度范圍內出口管道的補償。
13.0.3.4 對于排放來自冷凍（液化氣等）的物料，應檢查管材是否合理。
13.0.4 排放管道的管徑（氣相）
13.0.4.１ 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(jīng)濟合理。
13.0.4.2 直接排至大氣的管道，排放管出口馬赫數(shù)取小于或等于0．5；對于排入密閉系統(tǒng)的管道，馬赫數(shù)取0.５～0.7。馬赫數(shù)的計算見式（13．0．4一1）。
Ｍａ＝Ｕ／Ｕｎ （13．0．4一1）
Ｕｎ＝gdGPk⋅310 （13．0．4一２）
排放管道壓力較低，壓力降計算公式應選用可壓縮流體的壓力降計算公式。
一般在安全閥未選定之前，排放流量按工藝計算的泄放量；一般在安全閥選定之后，用安全閥的額定流量再計算一次管道壓力降，校核所選的管徑是否合適。但在特殊情況下則有所不同，在工藝計算的泄放量很小時，不得不選擇較大
的安全閥，這樣安全閥的額定流量可能幾倍于計算值。按額定流量計算的管徑可能遠大于用計算的泄放量計算的管徑，所以在經(jīng)濟上是不合算的。這時，要根據(jù)經(jīng)驗確定合理的管徑，以滿足技術和經(jīng)濟的要求。
14安全閥出口反力的計算和反力數(shù)據(jù)表
14.0.1 安全閥出口反力的計算
物料泄放時，流體的流動會對排放管道產(chǎn)生一作用力，并通過排出管道傳至安全閥；進而以力矩的形式通過安全閥入口管道傳至設備接管。這個力和力矩是否對安全閥的進出口管道和設備的接管、法蘭產(chǎn)生不良影響（如容器是否要補強等），需要進行詳細的計算后確定。
作用力的大小與物料泄放至大氣還是泄放至密閉系統(tǒng)有很大關系。
14.0.1.1 氣相物料泄放至大氣
對于可壓縮流體（氣體或蒸汽）臨界穩(wěn)態(tài)流動，且物料流經(jīng)安全閥后經(jīng)一段水平管、一個900長半徑彎頭、一段垂直立管排入大氣，如圖16．0·14所示，作用力（f）按式（14．0．1一1）計算：
f=1.0220610）1（10PAMkkTW××++×××−
式中
f——泄放反力，N；
A0——泄放管出口截面積，mm2；
P2——泄放管出口靜壓力，MPa（表）；
k——絕熱指數(shù)。
其余符號意義同前。
14.0.1.2 氣相物料泄放至密閉系統(tǒng)
泄放至密閉系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)流動，在排出管中一般不會產(chǎn)生大的作用力和力矩，僅計算管徑突然擴大位置的作用力。如果需要計算泄放至密閉系統(tǒng)的作用力，則應采用復雜的非穩(wěn)態(tài)分析方法，可從專門資料中查閱。
14.0.1.3 液相物料的泄放反力
液體泄放時在安全閥出口中心線處的水平反力（f）按式（i4．0．1一2）
計算：f=0.694×P×a2 （14.0.1一2）式中
f——泄放反力，N；
P——泄放壓力，MPa；
a2一安全閥喉徑面積，mm2。
14.0.2 出口管道由于泄放時的作用力、振動和自身的自重、熱脹冷縮等原因，應設支架支撐。
14.0.3 安全閥反力數(shù)據(jù)表
安全閥反力數(shù)據(jù)表采用行業(yè)標準《工藝系統(tǒng)專業(yè)提交文件內容的規(guī)定》（HG 20558.2—93）“安全閥反力數(shù)據(jù)表”。
15安裝注意事項
15.0.1 安全閥要定期檢修，因此安全閥應安裝在易于檢修和調節(jié)的地方。立式容器上安裝的安全閥入口小于等于等于DN80的可以裝在平臺邊沿，大于等于DN100的必須裝在平臺上。
15.0.2 安全閥要垂直安裝。
根據(jù)國標GB 150—89的要求，每臺安全閥都應在閥門的明顯位置上安裝金屬銘牌，銘牌的內容應包括：制造單位和許可證編號 年 月閥門型號產(chǎn)品編號 公稱壓力閥座喉徑（mm）排放系數(shù)適用介質16附圖和附表
16.0.1 氣體特性系數(shù)表
由氣體的絕熱指數(shù)入值，查得氣體特性系數(shù)X，見表16.0.1。
氣 體 特 性 系 數(shù) 表 表16.0.1
波紋管背壓平衡式安全閥的背壓修正系數(shù)（用于氣體或蒸汽）波紋管背壓平衡式安全閥的背壓修正系數(shù)：（Kb）（用于氣體或蒸汽），見圖16.0.5所示，Kb=無背壓時的泄放量。有背壓時的泄放量
背壓%=100×設定壓力背壓圖16．0．5波紋管背壓平衡式安全閥的背壓修正系數(shù)（Kb）（用于氣體或蒸汽）注 ：背壓修正系數(shù)（Kb）應由制造廠提供。若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時，可參考本曲線。本曲線適用于設定壓力大于0.34MPa（表）的臨界流動，在適用范圍之外的，應選用制造廠提供的Kb值
16.0.6 氣體壓縮因子值
氣體壓縮因子（Z）值見圖16．0．6所示。
對比壓力Pi/Pct
Pi——壓力，Mpa；
Pct——臨界壓力，Mpa；
T——溫度，K；
ct——臨界溫度，K；
圖16.0.6 氣體壓縮因子（Z）值
16.0.7 亞臨界流動系數(shù)圖
亞臨界流動系數(shù)（Kf）值見圖16.0.7
圖16．0．7亞臨界流動系數(shù)（Kf）圖
圖中k為絕熱指數(shù)。
16.0.8 彈簧式安全閥背壓修正系數(shù)圖
彈簧式安全閥背壓修正系數(shù)（Kb）
例：設定壓力=0.7Mpa（表）
靜背壓=0.49MPa（表）
彈簧設定＝0.21MPa
超壓＝0.07MPa
背壓%＝761001.007.069.01.007.049.0=×++++
由圖16．0．8查得：Kb=0.89
16.0.9 液體超壓修正系數(shù)圖
液體超壓修正系數(shù)（Kp）
注：圖中所示，超壓25%（含25%）以下時，泄放量受閥瓣提升高度、流量系數(shù)和超壓的影響；
超壓25%以上時，泄放量僅與超壓有關。
超壓小于10%時會引起閥瓣“抖動”，因而應該避免。
16.0.10 波紋管背壓平衡式安全閥超壓25%時的背壓修正系數(shù)（液體用）圖波紋管背壓平衡式安全閥超壓25%時的背壓修正系數(shù)（Kw）（液體用）。
背壓%=100×設定壓力背壓
波紋音背壓平衡式安全閥超壓25％時的背壓修正系數(shù)（Kw）（液體用）
注：背壓修正系數(shù)（Kw）應由制造廠提供。若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時，可參考本圖。
16.0.11 液體粘度修正系數(shù)圖
注：計算過程如下：
首先按無粘性流體K”一：．0計算小泄放面積（a卜，按表16．0．4選大一級的實際泄放面積（a2），按下式計算雷諾數(shù)：
Re=313.621aGV⋅×μ （16.0.11）
式中
V——體積泄放流量，m3／h；
μ——動力粘度，mPa.s；
Gl——液相密度，Kg/m3；
a1——不考慮液體粘性計算的小泄放面積，mm2
a2——安全閥的喉徑面積（液相），mm2。
根據(jù)式（16．0．11）計算結果查本圖K，值，將調。值代入式（8．0；3一6），計算小泄放面積（a）。如果a<a2則a為終選定的實際泄放面積；如果a>a2，則選再大一級的實際泄放面積進行上述計算過程，直至校正的小泄
放面積（a）小于選擇的實際泄放面積（a2）。
16.0.12 安全閥距震動源的距離
安全閥距震動源的小距離
．0． 12安全閥距震動源的小距離壓力波動器小直管段長度控制閥和截止閥25倍管徑不在一個平面內的兩個彎頭20倍管徑同一個平面內的兩個彎頭15倍管徑一個彎頭10倍管徑脈動衰減器0倍管徑16.0.13 安全閥的滅火蒸汽管安全閥的滅火蒸汽管配置
16.0.14 出口反力示意圖
17符號說明
a——小泄放面積，mm2；
a1——不考慮液體粘性計算的小泄放面積，mm2；
a2——安全閥的喉徑面積（液相），mm2；
A——濕潤面積，m2；
A0——安全閥泄放管口截面積（泄放至大氣），mm2；
A1——暴露面積，m2；
Ae——橢圓封頭設備的外表面積，m2；
B——液體膨脹系數(shù)，1／℃；
C0——流量系數(shù)；
Cp——液體定壓比熱，kJ／（kg·℃）；
Cv1——控制閥的Cv值；
Cv2——控制閥小流量下的Cv值；
d——換熱管內直徑，mm；
d0——保溫材料的厚度，m；
d1——安全閥的喉徑，mm；
D——安全閥的閥座口徑，mm；
D0——設備直徑，m；
f——泄放反力，N；
F——容器外壁校正系數(shù)；
F/——泄放閥因子；
g——重力加速度（=9.8），m／s2；
Gg——氣相密度，kg／m3；
Gl——液相密度，kg／m3；
h——微啟式安全閥開啟高度，mm；
H——正常工作下大輸入熱量，kJ／h；
Hl——泄放條件下氣化熱，kJ／kg；
k——絕熱指數(shù)（Cp／Cv）；
Kb——背壓修正系數(shù)；
Kf——亞臨界流動系數(shù)；
KN——Napier方程系數(shù)；
KP——液體超壓修正系數(shù)；
Ksh——水蒸汽過熱系數(shù)；
Kv——液體粘度修正系數(shù)；
Kw——液體背壓修正系數(shù)；
L——設備總長（包括封頭），m；
l——安全閥入口管長，m；
M——分子量；
Ma——馬赫數(shù)；
P——泄放壓力，MPa；
P2——泄放至大氣的出口管處的靜壓，MPa（表）；
Pb——背壓，MPa；
Pcf——臨界流動壓力，MPa；
Pd——流體壓力，MPa；
Ph——高壓側工作壓力，MPa；
△P——高壓側與低壓側壓力差，MPa；
t——泄放溫度，℃；
T一一泄放溫度，K；
Tw——金屬壁溫，K
U——物料流速，m／s；
Ua——聲速，m／s；
V——體積泄放流量，m3／h
w——質量泄放流量，kg／h
X——氣體特性系數(shù)；
Z——氣體壓縮系數(shù)；
λ——保溫材料導熱系數(shù)，U／（m·h·℃）；
μ——粘度，mPa.s
φ一一微啟式安全閥錐形密封面的半錐角，度。
壓力——本規(guī)定除注明外，均為壓力。