某闪蒸罐上安全阀的计算和选型

唐芳珍

摘 要：安全阀是压力容器重要的保护性装置，广泛应用于受压容器和管道系统上。本人按照API-520的计算公式，计算出某闪蒸罐上安全阀的最小泄放面积，往上圆整到API-520 的喉径截面积和计算出管径。根据闪蒸罐的工作温度和工作压力，最终正确选出安全阀的型号。

关键词：安全阀；API-520；最小泄放面积；喉径截面积

中图分类号：TH134 文献标识码：A

1 概述

安全阀是受压设备（如：容器、管道）上的超压保护装置。当设备压力升高达到预定值时，安全阀自动开启泄压，防止设备压力继续升高。当压力降低到规定值时，安全阀及时自动关闭，防止设备内介质大量流失。安全阀的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。

在安全阀计算中，有采用API与ASME计算，两者的区别是泄放系数Kd的取值不同。对于气相排放，API 520 取Kd=0.975，ASME 选取的是具体安全阀的实测值 。本文采用API-520的计算公式对某闪蒸罐上的安全阀进行计算和选型。

2 安全阀的分类和选型

安全阀按结构形式分为弹簧式安全阀和杠杆式安全阀、脉冲式安全阀，其中弹簧式安全阀应用最为普遍；按连接方式分为螺纹安全阀和法兰安全阀。

安全阀的形式依据不用介质选用不同的形式。排放气体或蒸汽时，选用全启式安全阀；排放液体时，选用全启式或微启式安全阀；排放水蒸汽或空气时，可选用带扳手的安全阀；对设定压力大于3MPa，温度超过235℃的气体用安全阀，则选用带散热片的安全阀，以防止泄放介质直接冲蚀弹簧等。

3 火灾工况下的泄放压力

不同情况下被保护系统设置安全阀的最大泄放压力、最大设定压力与被保护容器的设计压力（或最大允许工作压力）的比例不同。火灾用安全阀的最大泄放压力为容器设计压力（或最大允许工作压力）的121%，非火灾用辅助安全阀的最大泄放压力为容器设计压力（或最大允许工作压力）的116%。

4 安全阀选型程序

（1）计算确定安全阀的公称直径。安全阀的排放能力必须大于等于设备的安全泄放量。

（2）根据设备的设计压力和设计温度确定安全阀的压力等级和材质。

5 安全阀的计算

某6bar闪蒸罐上设置一安全阀，阀前无爆破片，工况为火灾工况，泄放介质为水蒸汽，泄放量为24000kg/h，设定压力0.75MPa，泄放温度为220℃，绝 热 指 数k=1.324 ，安全阀出口去大气。

方法一：

（1）临界条件的判断

所以，流体为临界流动。

临界流体的判断也可以根据有关经验进行判断。一般安全阀的背压≤临界流压力时，流体为临界流动，否则为亚临界流动。查相关文献可得，水蒸汽临界压力为22.13MPa，此处的背压为大气压，依据此判断流体为临界流动。

（2）蒸汽在临界流动条件下的最小泄放面积

方法二：

水蒸汽的最小泄放面积：

方法一和方法二计算出的最小泄放面积相差不大，两者数值的差别主要在于压缩因子取值引起的。所以水蒸汽安全阀的最小泄放面积采用方法二计算更简单。

根据计算出的最小泄放面积，往上圆整到API-526的喉径截面积，本安全阀需要选择喉径截面积为7192mm2的Q型安全阀。根据安全阀形式的选择原则：排放气体或蒸汽时，选用全启式安全阀，所以本安全阀选用全启式。

全启式安全阀喉径与泄放面积之间的关系为：

根据经验，全启式安全阀的喉径d1与公称直径DN之比约为0.625，故该安全阀的进口管径为DN150。安全阀的泄放面积和喉径的选择也可以应用API安全阀计算软件进行。

根据上述计算和介质操作温度和压力，本安全阀选DN150xDN200的A42Y-16C型安全阀。

结语

安全阀是阀门家族比较特殊的一个分支，因为它不同于其它阀门仅仅起到开关的作用，更重要的是起到保护设备的安全。随着我国经济建设的快速发展，在带有压力操控的设备项目工程越来越多。所以要对安全阀进行正确的计算和选型。

参考文献

[1] HG/T 20570 95，工艺系统工程设计技术规定[S].

[2]国家劳动总局.压力容器安全监察规程[S].

[3]GB12241- 2005，安全阀一般要求[S].