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如何確定安全閥的排放量如何計算安全閥的排放量 安全閥排放量 安全閥計算 安全閥排放量
之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現(xiàn)在介紹如何確定安全閥的排放量？液體、蒸汽、過熱蒸汽、氣體介質(zhì)的排放量如何確定
安全閥的排量是指安全閥在排放壓力時，閥瓣處于全開狀態(tài)，閥出口處介質(zhì)在單位時間內(nèi)排出的量。可以通過實際測定方法進行測定，亦可以根據(jù)安全閥的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)性質(zhì)、閥座通道面積等來進行計算。
對于給定規(guī)格的安全閥，應(yīng)通過排量計算確定其排量或額定排量。安全閥的額定排量應(yīng)大于并盡可能接近必要的排放量（即安全排放量），以確保承壓設(shè)備的安全運行。
(1)如何確定安全閥的排放量安全閥液體介質(zhì)的額定排量
按下式計算：
W,= KcirA薔筆荔 (kgjh)
式中：Ⅳ，——額定排量，kg,/h；
Km——額定排量系數(shù)；
A--流道面積，mm2；
△p-閥前后壓差．MPa，按下式計算：
△p= Pd.- 戶h ( MPa)
式中：pd。——額定排放壓力，MPa;
Pi,--閥門出口壓力，MPa;
p～介質(zhì)密度，kg／m3。
(2)安全閥蒸汔介質(zhì)的額定排量
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥介質(zhì)為蒸汽時，閥出口壓力與進口壓力之比d小于或等于臨界壓力比d式中：,r-絕熱指數(shù)。
當額定排放壓力p。，≤11 MPa時，額定排量W，按下式計算：
W,=5.25jKcirApdrK小 (kg/h)當11 MPa<額定排放壓力p。，≤22 MPa時．額定排量W，按下式計算
式中：p。，——額定排放壓力，MPa；
K。。——過熱修正系數(shù)。
(3)安全閥過熱蒸汽介質(zhì)的排量
按下式計算：
W’，-W．．K；1．
式中：W。——飽和蒸汽的排量，kgjh。
(4)安全閥氣體介質(zhì)的額定排量
按下式計算：
W,一，oK.i,CA p.i,√薺
式中：p。，——額定排放壓力，MPa;
C-氣體特性系數(shù)，為絕熱指數(shù)*的函數(shù)；
M 氣體分子量；
z 氣體壓縮系數(shù)，根據(jù)介質(zhì)的對比壓力和對比溫度確定
T 排放時閥進口溫度，K。
1．Locate PSV: 安全閥的設(shè)置。在計算安全閥之前首先要知道在什么位置要求設(shè)置安全閥，以及安全閥的安裝位置要求，包括進出口管線和閥門的設(shè)計要求。這些是安全閥計算選型的前提。而與其相關(guān)的依據(jù)和基礎(chǔ)就是后面將要提到的常用標準規(guī)范，及地方和行業(yè)的特殊要求。所以設(shè)計者除了要了解一些通用的標準外，還要對所在地和行業(yè)的規(guī)范有所了解。當然，對工藝的了解是必須的，而且需要一定的工程經(jīng)驗積累。
2．Set pressure， 確定安全閥定壓。確定了安全閥的位置，就可以根據(jù)所要保護的壓力容器和系統(tǒng)的設(shè)計壓力來確定安全閥的定壓，就是起跳壓力。
3．Case study (sizing scenario analysis), 超壓工況分析，確定zui大工況 (governing case)，計算瀉放量 (required relief load)。這是安全閥計算的難點和關(guān)鍵。一般的做法是列出所有可能的超壓工況，分析zui大可能瀉放的工況，有時需要計算所有工況的瀉放量，zui終確定zui大工況和zui大瀉放量。這需要對工藝過程有充分的了解，以及一定的工程經(jīng)驗。經(jīng)常出現(xiàn)的錯誤包括遺漏超壓工況，或者瀉放量計算錯誤。有時由于不同的超壓工況的瀉放量相差很大，設(shè)置一個安全閥可能會造成安全閥尺寸對于較小瀉放量的工況過大，而導(dǎo)致安全閥頻繁開關(guān)，無法達到zui大開度，損壞安全閥。這種情況下需要選擇兩個以上的安全閥，以handle不同的case. 進行超壓工況分析zui有效的工具是API 521, 它提供了常見的超壓工況以及瀉放量計算方法， 的第五版已經(jīng)是一個standard(標準)了。 很多大型的石油公司及工程公司也有自己的guideline用于指導(dǎo)安全閥瀉放量的計算。
4．PSV SIZING，安全閥尺寸計算及選型。確定了governing case和zui大瀉放量(max. relief load or capacity)就可以計算安全閥的orifice大小。也有的做法是計算所有可能工況的安全閥尺寸，選擇zui大的orifice size作為安全閥的zui終尺寸。理論上說第二種做法更準確，一般來講，zui大瀉放量對應(yīng)zui大的尺寸。但有的工況可能不是zui大的瀉放量，但是要求zui大的尺寸。確定了安全閥的orifice size,就可以確定安全閥的大小了。API安全閥的尺寸包括三部分: inlet size (英寸), orifice size(字母), outlet size(英寸). 通常的表示方法為：
1D2 (example). 標準的API 安全閥尺寸見API526。 有些安全閥制造商會有自己特殊的型號以滿足不同的法蘭大小。比如熱膨脹(thermal expansion) case zui常用的安全閥尺寸3/4D1 就不是標準的API安全閥尺寸。這部分的計算就相當簡單些，只要按照相關(guān)標準的公式或者使用制造商提供的軟件，輸入瀉放條件，就可以得到要求的瀉放面積，然后根據(jù)要求的瀉放面積選擇安全閥的閥芯大小。雖然計算簡單，但是在選型時也有些注意事項，我以后會提到。zui關(guān)鍵的是閥芯不要選得太大，有的人想當然的認為安全閥越大越好，其實是不恰當?shù)?。這里還要注意的是，安全閥計算軟件在告訴你需要的閥芯面積和尺寸的同時，還會告訴你額定的瀉放量(rated relief capacity)和實際的瀉放量(actual relief capacity)。Rated capacity是所選的安全閥閥芯的額定瀉放量，比required capacity要大。 Actual relief capacity是安全閥實際閥芯尺寸的瀉放量。細心的人會發(fā)現(xiàn)actual capacity大約比rated capacity多10%。其中的原因我會在后面講ASME安全閥和API安全閥的區(qū)別時告訴大家。在這里一定要記住，這兩個瀉放量在后面的計算中很重要。
5．PSV suction/discharge lines hydraulic calculation,
安全閥進出口管線壓降計算,以確定進出口管線的大小。以前在國內(nèi)計算安全閥時這一步被忽略了，只是加大一級管徑，以至于很多人在面試時被問到安全閥進出口管線壓降有什么要求時都不知所云。安全閥進出口管線的設(shè)計是有要求的，管線應(yīng)該盡量短，壓降要小，具體的要求和原因我會在后面介紹，現(xiàn)在只需要記住，安全閥入口管線壓力損失要小于定壓的3%;出口管線的build-up backpressure(??背壓)一般地要小于定壓的10% (對于常規(guī)彈簧式安全閥)。而且要記住，這里計算壓降所用的流量是安全閥的額定瀉放量(rated relief load), 常犯的錯誤是使用要求的瀉放量進行計算，造成計算壓降小于實際壓降。道理很簡單，要求的瀉放量只是工藝瀉放量，不是安全閥*開啟時的瀉放量。
6．Prepare data sheet, Obtain vendor data, check backpressure & inlet pressure loss. 安全閥計算完成后，要準備給供應(yīng)商的委托資料。然后供應(yīng)商會根據(jù)他們的安全閥特性和尺寸進行計算選型，并提供相關(guān)信息，包含以上提到的瀉放量。拿到供應(yīng)商的計算結(jié)果后，還需要根據(jù)實際的管道布置核算進出口壓降。如果壓降不能滿足上述要求，需要修改相關(guān)設(shè)計。
7．Prepare Relief Load Summary. 準備安全閥匯總表。這一步其實是跟安全閥計算同步的，不是zui后一步，甚至不是安全閥計算的一個步驟。當然在得到vendor的資料后需要zui后更新。之所以在這里提到它，是因為這個表對于flare system的設(shè)計至關(guān)重要！它有助于確定火炬系統(tǒng)的設(shè)計負荷。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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