①. 安全閥是一種安全保護用閥,它的啟閉件在外力作用下處于常閉狀態(tài),當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高,超過規(guī)定值時自動開啟,通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后,在壓力回降到工作壓力或略低于工作壓力時閥門再行關(guān)閉并限止介質(zhì)外流。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(shè)備運行起重要保護作用。
安全閥用于承壓設(shè)備、容器或管道上,作為超壓保護裝置。當(dāng)設(shè)備或管路中的工作壓力超過規(guī)定數(shù)值時,安全閥便自動打開,排除一定數(shù)量的流體,防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過預(yù)定值,當(dāng)壓力恢復(fù)正常后又自動關(guān)閉。
②. 安全閥的選用
a. 安全閥的設(shè)置應(yīng)符合下列原則。
·在生產(chǎn)過程中,由于火災(zāi)、動力故障和操作故障等原因,可能導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)壓超過設(shè)計壓力時,該設(shè)備應(yīng)設(shè)置安全閥。
·對容積式壓縮機和容積式泵:當(dāng)機(或泵)的失控壓力可能超過機體(或泵體)所能承受的壓力時(機體或泵體本身帶有安全閥者除外)或當(dāng)機(或泵)的壓力超高對下游設(shè)備安全操作有較大影響時,其出口應(yīng)設(shè)置安全閥。
·對于凝汽式汽輪機,應(yīng)在復(fù)水器前設(shè)置安全閥。對背壓式汽輪機,應(yīng)在蒸汽出口管上設(shè)置安全閥。
·有幾個容器組成的一個壓力系統(tǒng),如中間設(shè)有隔斷閥時,應(yīng)視為幾個獨立的容器,每個容器均應(yīng)按要求設(shè)置安全閥,如中間無隔斷閥時,上游容器上已設(shè)安全閥,下游容器可不設(shè)。
·頂部操作壓力大于0.07MPa(表)的壓力容器,頂部操作壓力大于0.03MPa(表)的蒸餾塔、蒸發(fā)塔、汽提塔(汽提塔頂部蒸汽通入另一蒸餾塔者除外),塔頂或塔頂餾出線上應(yīng)設(shè)安全閥。
.減壓閥后的設(shè)備或管道不能承受減壓閥前的壓力時,在設(shè)備或管道上應(yīng)設(shè)置安全閥。
·安全閥的設(shè)置應(yīng)滿足安全閥每年至少校驗一次的要求。
b. 安全閥的泄放量應(yīng)按火災(zāi)、動力故障或操作故障等事故中的最大一種情況考慮。事故泄放量可按標(biāo)準(zhǔn)確定。
c. 安全閥的泄放壓力(即定壓p8))不應(yīng)高于設(shè)備的設(shè)計壓力。
d. 安全閥的選用及連接應(yīng)符合下列要求。
·在一般情況下,應(yīng)選用彈簧非平衡全啟式安全閥,當(dāng)背壓大于0.1ps時,可選用波紋管(平衡型)安全閥,當(dāng)背壓大于0.3ps時,可選用先導(dǎo)式安全閥。
·選用的安全閥噴嘴面積應(yīng)大于計算面積。當(dāng)一個安全閥不能滿足要求時,可選用多個安全閥并聯(lián)使用。
·安全閥進口或出口接管的直徑不得小于安全閥進口或出口的直徑。當(dāng)幾個安全閥并聯(lián)安裝時,進、出口主管截面積應(yīng)等于或大于各支管截面積之和。
·單獨排入大氣的安全閥,其出口管徑應(yīng)按管線壓力降不大于0.1ps確定。
·安全閥排放介質(zhì)在常溫下為固體時,應(yīng)采取防凝、防堵措施。
③. 安全閥的布置
a. 在設(shè)備或管道上的安全閥一般應(yīng)直立安裝。但對設(shè)置在液體管道、換熱器或容器等處的安全閥,當(dāng)閥門關(guān)閉后,可能由于熱膨脹而使壓力升高的場所,可水平安裝。
b. 安全閥的安裝位置應(yīng)盡量靠近被保護的設(shè)備或管道,如不能靠近布置,則要求從保護的設(shè)備管口到安全閥入口之間管道的壓力降不超過該閥定壓值的3%。
c. 安全閥不應(yīng)安裝在長的水平管道的死端,防止死端積聚固體或液體物料,而影響安全閥正常工作。
d. 安全閥設(shè)置位置應(yīng)考慮盡量減少壓力波動的影響,安全閥在壓力波動源后的位置見圖2.159。
e. 安全閥應(yīng)安裝在易于檢修和調(diào)節(jié)之處,周圍要有足夠的工作空間。由于大直徑安全閥重量大,故在布置時要考慮大直徑安全閥拆卸后吊裝的可能,必要時要設(shè)吊桿。
f. 安全閥入口管道應(yīng)采用長半徑彎頭。
g. 安全閥出口管道的設(shè)計應(yīng)考慮背壓不超過安全閥定壓的一定值。例如,對于普通型彈簧安全閥,其背壓不超過安全閥定壓值的10%。
h. 排入密閉系統(tǒng)的安全閥出口管道應(yīng)順介質(zhì)流向45°斜接在泄壓總管的頂部,以免總管內(nèi)的凝液倒流入支管,并可減小安全閥背壓,見圖2.160。安全閥出口管道不能出現(xiàn)“袋形”,安全閥出口管較長時,宜設(shè)一定坡度(干氣系統(tǒng)除外)。安全閥排放管向大氣排放時,要注意其排出口不能朝向設(shè)備、平臺、梯子、電纜等。濕氣體泄壓系統(tǒng)排放管內(nèi)不應(yīng)有“袋形”積液處,安全閥的安裝高度應(yīng)高于泄壓系統(tǒng)。若安全閥出口低于泄壓總管或排出管需要抬高接人總管時,應(yīng)在低點易于接近處設(shè)分液包。
i. 當(dāng)安全閥進口管道上設(shè)有切斷閥時,應(yīng)選用單閘板閘閥,并鉛封開,閥桿應(yīng)水平安裝,不可朝上,以免閥桿和閥板連接的銷釘腐蝕或松動時,滑板下滑。當(dāng)安全閥設(shè)有旁通閥時,該閥應(yīng)鉛封關(guān)。
j. 對于排放烴類等可燃氣體的安全閥出口管道,應(yīng)在其底部接入滅火用的蒸汽管或氮氣管,并在樓面上控制。重組分氣體的安全閥出口管道應(yīng)接火炬管道。
k. 向大氣排放的安全閥排放管管口朝上時應(yīng)切成平口,并設(shè)置防雨水措施,注意避免泄放時沖擊力過大,導(dǎo)致防雨設(shè)施脫落傷人。安全閥排放管水平安裝時,可將管口切成45°以防雨水,要避免切口方向安裝不合適,致使排出物噴向平臺。對于氣體安全閥出口管,應(yīng)在彎頭的最低處開一淚孔(ф6~10mm),如圖2.161(a)所示,必要時接上小管道將凝液排往安全的地方。
l. 由于安全閥排放時的反力以及出口管的自重、振動和熱膨脹等的作用,安全閥出口應(yīng)設(shè)置合理的支架,應(yīng)有足夠的強度。如圖2.161(b)所示,對于安全閥排放壓差較大的管道必要時需設(shè)置減振支架。支架設(shè)置要根據(jù)安全閥反力計算確定。
m. 安全閥的典型支架及配管設(shè)計如圖2.162所示。
工程應(yīng)用:安全閥配管設(shè)計的錯誤
筆者在負責(zé)某安全閥配管設(shè)計評審時,發(fā)現(xiàn)將要發(fā)向施工現(xiàn)場的圖紙如圖2.163(a)、(b)所示,安全閥出口DN250的管道,直接90°接到了火炬主管,不符合通常的設(shè)計要求,故修改為圖2.163(c)所示的45°連接方式。