安全閥Z小泄放面積的計算

• 安全閥小泄放面積的計算
• 上海申弘閥門有限公司
• 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。
• 根據(jù)勞動部頒發(fā)的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程))(1991年1月1 13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                  (2.2—1)

式中:

   a——小泄放面積，mm2； 

   W——質(zhì)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)(C0)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(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥:C0= 0.4～0.5；對于不帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥：C0= 0.25～0.35。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。氣體特性系數(shù)(X)見附表1。

氣體壓縮因子(Z)查附圖2。

(2) 根據(jù)計算的小泄放面積(a)，計算安全閥喉徑(d1)或閥座口徑(D)

   a．對于全啟式安全閥                              (2.2—2)

   b. 對于平面密封型微啟式安全閥                            (2.2—3)

   c． 對于錐面密封型微啟式安全閥               (2.2—4)

 式中:

   d——安全閥喉徑，mm

   h——安全閥開啟高度，mm

   D——安全閥的閥座口徑，mm

   —密封面的半錐角，度。    

• 根據(jù)美國石油學會標準API—520中的規(guī)定如下：
  • 臨界條件的判斷

如果背壓滿足式(2.3—1)，則為臨界流動，否則為亞臨界流動。                   (2.3—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)。

• 氣體或蒸氣在臨界流動條件下的小泄放面積                     (2.3—2)   
•                      

   式中

   a——小泄放面積，mm2；

   W——質(zhì)量泄放流量，kg／h；，

   Co--流量系數(shù)；

   X——氣體特性系數(shù)；

   P——泄放壓力，MPa

   Kb一背壓修正系數(shù)；

   T——泄放溫度，K；

   Z——氣體壓縮因子；

   M——分子量。

   流量系數(shù)(Co)由制造廠提供，若沒有制造廠的數(shù)據(jù)，則取Co＝0.975。系數(shù)(X)

   式(2.3—3)計算或查附表1。        (2.3-3) 

背壓修正系數(shù)(Kb)僅用于波紋管背壓平衡式安全閥(查附圖1)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)查附圖2所示。

    先導式安全閥按結(jié)構(gòu)形式來分，要分為垂錘式、杠桿式、彈簧式和先導式(脈沖式)；按閥體構(gòu)造來分，可分為封閉式和不封閉式兩種。封閉式安全閥即排除的介質(zhì)不外泄，全部沿著出口排泄到地點，一般用在有毒和腐蝕性介質(zhì)中。對于空氣和蒸汽用安全閥，多采用不封閉式安全閥。對于安全閥產(chǎn)品的選用，應按實際密封壓力來確定。對于彈簧式安全閥，在一種公稱壓力(PN)范圍內(nèi)，具有幾種工作壓力級的彈簧，訂貨時除注明安全閥型號、名稱、介質(zhì)和溫度外，尚應注明閥體密封壓力，否則按大密封壓力供貨。 部分物料的絕熱指數(shù)(k)見附表2，若沒有k的數(shù)據(jù)，則X＝315。

• 氣體或蒸氣在亞臨界條件下的小泄放面積

(1)式(2.3—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；      (2.3—4)   

亞臨界流動系數(shù)(Kf)查附圖3。

流量系數(shù)(Co)值由制造廠提供，若沒有制造廠數(shù)據(jù)時，Co＝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(2.3—2)計算，再將計算結(jié)果除以按圖附圖4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(2.3—2)計算，但背壓修正系數(shù)(Kb)應由制造廠提供。

• 水蒸汽         (2.3—5)

流量系數(shù)(Co)值由制造廠提供，若無制造廠數(shù)據(jù)時，Co＝0.975。

過熱蒸汽過熱系數(shù)(Ksh)查附表3，對于飽和蒸汽，Ksh＝1.0。    

Napier系數(shù)(KN)按下述要求選取：

P≤10.44MPa時，KN＝1.0

10.44Mpa＜P≤22.17MPa時，KN＝

其余符號意義同前。

    

• 液體                       (2.3—6)

超壓系數(shù)(Kp)查附圖5所示。背壓修正系數(shù)(Kw)，對彈簧式安全閥Kw =1.0；對于波紋管背壓平衡式安全閥, Kw查附圖6。先導式安全閥是一種安全保護用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當設備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高,pvc氣動球閥，超過規(guī)定值時自動開啟,GA42H-25(16C/40)，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規(guī)定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。 按安全閥閥瓣開啟高度可分為微啟式安全閥和全啟式安全閥，微啟式安全閥的開啟行程高度為：≤0.05d0(小排放喉部口徑)；全啟式安全閥開啟高度為≤0.25d0(小排放喉部口徑)。 

   

粘度修正系數(shù)(KV)查附圖7。

流量系數(shù)(Co)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GBl50—89設計的容器上安裝的安全閥，Co＝0.65，

其它(如管道上)安裝的安全閥，Co＝0.62。

計算泄放壓力(P)時所用的超壓，對于按ASME第Ⅷ部分第1分篇或國標   GBl50—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。

• 兩相流體

(1) 氣—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(zhì)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(2.3—2)或(2.3—4)計算氣相所需的小泄放面積。

c．根據(jù)式(2.3—6)計算液相所需的小泄放面積。

d．將b和c項的計算結(jié)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2.3—1)。 與本文相關(guān)的論文有：減壓閥在德立自動化應用