安全閥配管設計方式的探討

1、<p>　　安全閥配管設計方式的探討</p><p>　　[摘 要]安全閥是化工裝置中常見的安全泄放裝置，準確掌握安全閥的工作原理、安裝原則，對于設計人員提高設計質量、預防安全事故重要意義。本文詳細介紹了安全閥的結構、作用原理、安裝及設計原則，并結合工程實例，總結了安全閥的安裝設計方式。 </p><p>　　[關鍵詞]安全閥 作用原理 配管設計 </p><

2、p>　　中圖分類號：TH470.22 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）08-0116-01 </p><p>　　安全閥是一種特殊的閥門，當設備或管道內的介質壓力升高超過規(guī)定值時，通過向系統(tǒng)外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規(guī)定的數值[1]。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。 </p><p>　　

3、1 安全閥的結構及作用原理 </p><p>　　安全閥按結構形式來分，可以分為垂錘式、杠桿式、彈簧式和先導式（脈沖式）安全閥。但在石油化工裝置內的壓力容器和管道上，較多采用彈簧式和先導式安全閥，本節(jié)就這兩種安全閥的結構形式做簡單的介紹。 </p><p>　　彈簧式安全閥是石油化工裝置上使用最廣泛的安全閥。其結構主要由閥體、閥座、閥芯、閥桿、彈簧和調整螺桿等組成。彈簧式安全閥是利用安全閥

4、中的彈簧被壓縮后產生的彈力將閥芯壓緊在閥座上，使管道壓力保持在允許范圍之內。彈簧式安全閥結構緊湊，靈敏度也比較高，安裝位置不受嚴格限制，而且對振動的敏感性差；其缺點在于安全閥隨閥瓣的升高，彈簧壓縮量增大，彈簧作用于閥瓣上的力也隨著增加，這對安全閥迅速開啟是不利的。 </p><p>　　先導式安全閥（又稱脈沖式安全閥），是一種依靠從導閥排出介質來驅動或控制主閥的安全閥。隨著現代工業(yè)的發(fā)展，石油化工、熱電、燃氣輸送

5、等行業(yè)紛紛擴大生產規(guī)模，越來越多的先導式安全閥應用于石油儲罐、熱電鍋爐和燃氣管道等重要設備上。 </p><p>　　先導式安全閥是一種由主閥和導閥組成的安全閥，導閥響應系統(tǒng)介質壓力自身動作從而控制主閥的開關動作。當被保護系統(tǒng)處于正常運行狀況時，導閥閥瓣處于關閉狀態(tài)，當系統(tǒng)壓力升高達到整定壓力時，導閥開啟，同時滑閥向上移動封閉導閥的進氣通道，主閥閥瓣上方氣室的介質經由打開的導閥排出，使主閥閥瓣上方壓力降低，主閥閥

6、瓣在進口壓力的推動下打開而使系統(tǒng)卸壓；當系統(tǒng)壓力降低到一定值時，導閥回座并帶動頂桿頂開滑閥，系統(tǒng)壓力再次通過導閥傳入主閥閥瓣上方氣室，并推動主閥閥瓣關閉。 </p><p>　　先導式安全閥適用于高壓、大口徑的場合。先導式安全閥具有良好的密封性能，允許工作壓力接近整定壓力，較小超壓就能使安全閥迅速達到全啟狀態(tài)，安全閥動作性能和開啟高度不受背壓影響，可在線檢測安全閥的整定壓力；其缺點在于它的可靠性同主閥和導閥有關，

7、動作不如直接作用式安全閥那樣迅速、可靠，而且結構較復雜。 </p><p>　　2 安全閥的設置原則 </p><p>　　設備和管道上的安全閥一般應垂直向上安裝；排放至密閉系統(tǒng)的安全閥，其排放介質是液體或可凝氣體時，安全閥的安裝位置應高于總管，否則應采取排液措施；當排放介質為干氣并排至干氣密閉系統(tǒng)時，安全閥的安裝位置可以低于總管，但必須高于被保護設備。分餾塔頂部的安全閥如直接向大氣排放介

8、質時，可設在塔頂餾出線的頂部；如向密閉系統(tǒng)排放介質時，可設在塔頂餾出線至冷凝冷卻設備的入口總管上；球罐上的安全閥應設在罐的頂部。 </p><p>　　安全閥盡可能直接安裝在被保護設備的管口上或靠近該設備出口的管道上，以便流動狀態(tài)下介質易進入安全閥。然而，有些情況下，被保護設備的壓力源存在壓力脈動現象（如往復式壓縮機或往復泵的出口管道），其波峰值接近安全閥的設定壓力值，安全閥必須安裝在遠離壓力源且壓力較平穩(wěn)的地方

9、 [2]。此外，安全閥不應安裝在長的水平管道的末端，以避免雜質的積累和液體堵塞影響安全閥的正常工作。 </p><p>　　同時，安全閥還應考慮安裝在易于調節(jié)、檢查和維修的場所，閥門周圍必須有足夠的操作空間，并能從操作平臺進行檢修。對于大直徑安全閥，在布置時應考慮維檢修拆卸后吊裝的可能，必要時要設吊柱或其他吊裝設施。 </p><p>　　3 安全閥的配管設計 </p>&l

10、t;p>　　3.1 安全閥入口管道的配管設計 </p><p>　　被保護設備到安全閥進口法蘭之間的入口管道，應使其總壓降不超過該閥設定壓力（表壓）的3 %，為此在配管設計上應考慮以下幾點[3]： </p><p>　　a）安全閥應靠近被保護的設備或管道； </p><p>　　b）當安全閥入口管道較長時應提交工藝專業(yè)核算，以便擴大入口管徑減小壓力降； <

11、;/p><p>　　c）安全閥入口管道的公稱尺寸必須等于或大于安全閥進口法蘭的公稱尺寸，其連接大小頭應盡量靠近安全閥入口處； </p><p>　　d）安全閥入口管道上應采用長半徑彎頭（R≥1.5DN）。 </p><p>　　安全閥入口管道一般不設切斷閥；如果必須設置，應選用單閘板閘閥，并鉛封開啟，閥桿應水平安裝，以免閥桿和閥板連接的銷釘腐蝕或松動時，閥板下滑，而且不

12、影響安全閥的操作，當安全閥設有旁通閥時，該閥應鉛封關。有時設雙安全閥以保證至少有一個安全閥能正常工作；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[4]。 </p><p>　　配管完成后，應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。 </p><p>　　3.2 安全閥出口管道的配管設計 </p&g

13、t;<p>　　安全閥出口管的設計要考慮背壓不超過安全閥設定壓力的一定值，配管完成后應進行阻力降核算，防止阻力降超過允許范圍。 </p><p>　　當安全閥直接向大氣排放介質時，安全閥出口管直接排入大氣時，排出口應引至安全處，并避開設備、平臺、梯子、電纜等；安全閥出口管排放管端應切成平口，使介質直接向上排出，遠離平臺有人之處，并在出口管道的水平管段開直徑φ6 mm～10 mm小孔以便排液。 <

14、;/p><p>　　當安全閥出口介質排入密閉系統(tǒng)時，安全閥出口管道應避免袋形，以使高速排放的流體能順暢排入總管[5]。當安全閥出口管低于總管或需要抬高接入總管時，應在低處易于接近處設手動放液閥，并應將排液管引至安全地區(qū)或凝液收集罐，以免袋形管段內積液。 </p><p>　　3.3 安全閥管線的支撐 </p><p>　　安全閥排放時出口管道容易產生熱應力、機械應力和排

15、出反作用力，故應對其出口管道進行適當的支撐或增加柔性，以克服安全閥與設備管口根部的彎矩和剪力、出口管自重、振動的熱脹等力的作用，對于安裝在設備上的安全閥，可在設備或管道附屬構架上焊接一個可滑動支架；在管廊外側平臺上的安全閥，出口管道可直接搭在管廊的橫梁上或是平臺的欄桿上，并用U型管卡固定。 </p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　安全閥是化

16、工裝置中經常使用的安全泄放裝置，安全閥的正確選用與安裝對整個裝置系統(tǒng)的安全生產起著至關重要的作用。本文重點對安全閥的作用原理、安裝設計原則與經驗進行了總結，以便以后的安裝設計中，安全閥的配管設計方式更加地合理和優(yōu)化。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 李曉亮，陸洋，丁旭. 安全閥配管設計[J].化工設計，2011，21（1）