压力容器用安全阀的整定压力探讨

赵贵炎

摘  要：只有合理设置压力容器用安全阀的整定压力，才能保证设备的正常运行。针对工作人员对压力容器用安全阀整定压力设置的重要性认识不足的问题展开讨论，阐述了国内外一些关于压力容器用安全阀整定压力设置的相关标准和规范，并对比了这些标准和规范，说明了部分标准在实际应用时存在的问题，给出了设置安全阀整定压力的有效策略。

关键词：压力容器;安全阀;工作压力;设计压力

中图分类号：TH49                文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.130

安全阀是压力容器设备的重要组成部分之一，在工业生产行业得到了广泛的应用，而只有合理设置安全阀整定压力，才能充分发挥安全阀的功能，如果整定压力设置不规范，就会对系统运行稳定和安全造成巨大的影响。因此，如何结合相应的规范来对压力容器用安全阀整定压力进行设置成为了工作人员需要解决的问题，下面就此进行讨论分析。

1  相关定义

与安全阀整定压力设置有关的术语有安全阀的整定压力ps、安全阀的超过压力po、压力容器设计压力pd、压力容器工作压力pw和压力容器最高允许工作压力pmax。具体定义如下：①整定压力ps是工作条件下安全阀被设定在开启时的入口表压;②超过压力po是压力增加超过泄放装置的整定压力，以获得额定排量的压力数值;③设计压力pd是设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为容器的基本设计载荷条件，其值不低于工作压力;④工作压力pw是在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力;⑤最高允许工作压力pmax是在指定的相应温度下，容器顶部所允许承受的最大压力。

2  压力容器用安全阀的整定压力设置

压力容器相关标准规范中涉及到安全阀整定压力的标准有《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSGR 0004—2009）、《压力容器》（GB150.1～150.4—2011，以下简称“GB 150”）、《锅炉与压力容器规范》（ASME）第Ⅷ篇《压力容器建造规则》（简称“ASME B&PVⅧ”）。另外，在一些行业标准中也有一些规定，考虑到应用的普遍性和权威性，后续的讨论内容将基于这三部标准。

2.1  TSG R0004—2009的规定及讨论

该规程为技术法规，由国家质量监督检验检疫总局组织制定和颁布，关于安全阀整定压力设置规定如下：①安全阀的整定压力一般不大于该压力容器的设计压力。②设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力，也可以采用最高允许工作压力确定安全阀的整定压力。③某些介质为高度、极度危害或者设计上不允许有泄漏的压力容器，需进行气密性试验。气密性试验压力为压力容器的设计压力，且进行气密性试验时，应当具有装配齐全的安全附件。

据此理解，如果压力容器需要进行气密性试验，且试验压力为容器设计压力，为保证气密性试验能够正常进行，其安全阀的整定压力ps应高于容器设计压力，并低于容器最高允许工作压力。关于这一点，规程中并没有明确提出，而大部分设计单位一般将安全阀的整定压力设置得低于容器的设计压力，造成工程技术人员在开展压力容器的气密性试验时存在困扰。

2.2  GB 150的规定及讨论

2.2.1  规定一

GB 150为强制性国家标准，在制定超压泄放装置相关规定时，部分内容参考了《炼油厂泄压装置的定径、选择和安装》（API RP 520—2008），其关于超压泄放装置的规定如下：①容器装有泄放装置时，一般以容器的设计压力作为超压限度的起始压力。设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力的，可用最高允许工作压力代替设计压力。②当容器上仅安装1个泄放装置时，泄放装置的动作压力应当不大于其设计压力，容器的超压限度应不大于设计压力的10%和20.0 kPa中的较大值。③当容器上安装多个泄放装置时，其中1个泄放装置的动作压力应不大于设计压力，其他泄放装置的动作压力可提高至设计压力的1.05倍。容器的超压限度应不大于设计压力的16%和30.0 kPa中的较大值。

过程工况是因超压而在系统运行过程中出现的事故。火灾工况是因外部发生火灾而产生的超压事故。压力容器超压限度是指标准规定的压力容器在线运行时任何情况都不允许超过的压力。

为了更加直观地反映GB 150中关于整定压力的有关规定，笔者给出了压力容器与安全阀压力标尺关系示意图，如图1所示。图中压力标尺左侧为压力容器要求，右侧为安全阀要求及典型特性。标尺数值为设计压力或者最大允许工作压力的百分比。

图1  GB 150中压力容器与安全阀压力标尺关系图

GB 150的规定与TSGR 0004—2009的规定相比较，都以pd或者pmax作为安全阀整定压力的设置基准，不同之处是GB 150对过程工况、火灾工况、安装单阀、安装多阀多种情况下的安全阀整定压力上限给出了明确的规定，其基本要求可以简单概括为，不论何种工况，至少有1台安全阀的整定压力低于被保护压力容器的pd或pmax，该容器上其他安全阀的整定压力可以略高于pd或pmax，分别是过程工况下不高于1.05倍基准，火灾工况下不高于1.1倍基准。

2.2.2  规定二

GB 150附录B.4.7中又规定，如果压力容器上预装设安全阀，则容器的设计压力按照以下步骤来确定：根据压力容器的工作压力确定安全阀的整定压力，一般取整定压力为1.05～1.1倍的工作压力，取压力容器的设计压力等于或稍大于安全阀的整定压力。

规定二与规定一的不同之处在于，规定一是在已明确压力容器设计压力或者最高允许工作压力的情况下来确定安全阀的整定压力，规定二是在未明确压力容器设计压力的情况下，根据预期的工作压力来确定安全阀的整定压力和压力容器的设计压力。

根据规定二的要求，如果取整定压力为1.05～1.1倍的工作压力，则工作压力约为安全阀整定压力的90.9%～95.2%，二者压差最小仅为4.8%，考虑到安全阀的整定压力偏差，该压差可能更小，不利于安全阀的密封性能。

根据安全阀密封试验标准《泄压阀阀座的密封性》（API std 527）和《弹簧直接载荷式安全阀》（GB/T 12243—2005）中的有关规定，一般可以取整定压力的90%作为考核安全阀密封性能的压力值，国内外安全阀的制造商大部分都以这个数值作为安全阀密封性能的检验标准。

2.3  ASMEB&PVⅧ的规定

该标准在国际和国内的实际运用中非常普遍，其中，关于安全阀整定压力，以容器的最高允许工作压力为安全阀整定压力设置的基准，并未提及容器的设计压力，此项与GB 150的规定不同。同时，在该规范的非强制性附录M-10中推荐了安全阀的操作间隙是ps与pw的压差。此推荐性规定可在一定程度上保证不同压力段的安全阀有足够大的密封压力，从而保证安全阀的密封性。

有人认为，此规范关于ps的规定过于冒险，pmax是容器能够承受的最大压力，如果将安全阀ps设置在pmax上，当发生超压事故时，压力达到pmax时安全阀才开启，超过pmax时才达到全开，如此大的压力势必会对容器造成破坏。笔者认为这种观点存在误区，因为pmax是考虑了各元件承受的所有载荷，根据材料在相应温度下的许用应力值计算得到的最小值，且ASME规定按其要求制造的压力容器，在制造完成后应按约1.3倍的pmax进行标准液压试验，或按照约1.1倍的pmax进行气密试验，通过试验验证才认为合格。ASMEB&PVⅧ规定以pmax为安全阀ps的设置基准，虽然表面看起来有些冒险，但其实是通过明确规定pmax的计算方法和严格的出厂试验等一系列措施保证了其强度可靠性，以pmax作为ps的设置基准是合理的。

3  结束语

综上所述，要保证压力容器的安全、稳定运行，就要设计好压力容器用安全阀的整定压力，结合相应的标准规范和实际的运行工况进行设置，确保安全阀的整定压力满足工业生产的要求，防止泄漏情况的发生，使安全阀处于一个相对理想的工况，为工业生产奠定基础。

参考文献

[1]胡万明，闫丽明.安全阀整定压力的探讨[J].氯碱工业，2012.

[2]涂九华.在用压力容器安全阀整定压力考核认定的几点意见[J].特种设备安全技术，2014.

〔编辑：王霞〕

Discussion on the Setting Pressure of Safety Valve for Pressure Vessel

Zhao Guiyan

Abstract： Only reasonable setting pressure vessel with the safety valve setting the pressure， in order to ensure the normal operation of the equipment. According to the staff on the importance of a pressure vessel safety valve setting pressure setting understanding problem discuss， elaborated the domestic and foreign some about pressure vessel safety valve setting pressure setting of the relevant standards and specifications， and compared these standards and norms， indicating that part of the standard in practical application， and gives the set safety valve setting pressure of effective strategies.

Key words： pressure vessel; safety valve; working pressure; design pressure

文章编号：2095-6835（2015）14-0132-01