安全阀的设置与选用

张拂晓，邱海燕

(1．烟台万华化工设计院有限公司，山东 烟台 264006；2．烟台石川密封垫板有限公司，山东 烟台 264006)

化工设计

安全阀的设置与选用

张拂晓1，邱海燕2

(1．烟台万华化工设计院有限公司，山东 烟台 264006；2．烟台石川密封垫板有限公司，山东 烟台 264006)

简述了安全阀的功能、结构形式及工作原理；介绍了安全阀整定压力、超压、背压的确定原则；详述了安全阀的设置、选型方法；同时也总结了安全阀进、出口管道的设计要求。

安全阀；功能；工作原理；设置

安全阀是一种自动阀门，它不借助任何外力，而是利用介质本身的力来排出额定数量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复正常后，阀门再自行关闭并阻止介质继续流出。

安全阀的功能是通过下列动作过程来实现的：当系统达到最高允许压力时，安全阀能准确地开启，迅速达到额定开启状态，并排放额定数量的工作介质；在开启状态下安全阀应稳定地排放；当系统压力降至正常值时，安全阀应及时关闭，并在关闭状态下，保持必需的密封性。

1 安全阀的形式及其优缺点

安全阀的主要类型及其优缺点如下：

表1 安全阀的主要类型及其优缺点

2 安全阀的设置

在非正常条件下，下述可能超压的设备应设安全阀[1]：

(1)顶部最高操作压力大于等于0.1MPa的压力容器；

(2)顶部最高操作压力大于0.03MPa的蒸馏塔、蒸发塔和汽提塔(汽提塔顶蒸汽通入另一蒸馏塔者除外)；

(3)往复式压缩机各段出口或电动往复泵、齿轮泵、螺杆泵等容积式泵的出口(设备本身已有安全阀者除外)；

(4)凡与鼓风机、离心式压缩机、离心泵或蒸汽往复泵出口连接的设备不能承受其最高压力时，鼓风机、离心式压缩机、离心泵或蒸汽往复泵的出口；

(5)两端阀门关闭而产生可燃气体或液体受热膨胀，可能超过设计压力的设备；

(6)顶部最高操作压力为0.03～0.1MPa的设备应根据工艺要求设置。

3 安全阀的整定压力、超压

安全阀的整定压力，是指安全阀入口的静压达到该值时，安全阀的阀瓣开始升起，物料连续流出时的压力。

安全阀的超压，是指在泄放过程中，安全阀入口处的压力超过设定压力的部分，通常以百分数表示。安全阀的整定压力加上超压，等于泄放压力。

当设备上装有安全阀时，安全阀的整定压力与设备的超压限度应满足如下规定：

(1)当设备上仅安装一个安全阀时，安全阀的整定压力应不大于设计压力，设备的超压限度应不大于设计压力的10%或20KPa中的较大值；

(2)当设备上安装多个安全阀时，其中一个安全阀的动作压力应不大于设计压力，其他安全阀的动作压力可提至设备设计压力的1.05倍，设备的超压限度应不大于设计压力的16%或30kPa中的较大值；

(3)当考虑设备在遇到火灾或接近不能预料的外来热源而可能酿成危险时，设备的超压限度应不大于设计压力的21%。

4 安全阀背压

背压是指作用在安全阀出口处的压力，分为静背压和动背压。静背压是指安全阀未起跳时，阀出口的压力；动背压是指安全阀起跳后，由于流体流动引起的摩擦压力降值。

对于弹簧式安全阀，由于弹簧设定时不考虑静背压的影响，出口管道的动背压与静背压之和要求不大于设定压力的(表压)的10%；对于波纹管背压平衡式安全阀，要求不大于40%。背压可通过反作用力作用于安全阀上，相当于附加阻力。当安全阀开始起跳时，设备所需要承受的耐压值等于安全阀的整定压力加上背压值。故当安全阀的整定压力一定时，背压值越高，设备所需要承受的耐压值就越大，设备越不安全。因此，当安全阀出口的总背压较大时，需要相应降低安全阀的整定压力，以保证安全阀的整定压力加背压值不超过设备的设计压力。

5 安全阀的选用[2]

当设备需要安装泄放装置且没有特殊要求时，应优先选用安全阀。

(1)安全阀适用于清洁、不含固体颗粒且黏度低的介质；

(2)安全阀不能单独用于压力迅速增长的场合；

(3)安全阀不宜单独用于阀座与阀瓣密封面可能被介质粘连或介质可能生成结晶体或介质可能腐蚀安全阀的场合，此类工况可以将爆破片串联在安全阀入口侧组合使用；

(4)由于安全阀会有前泄，为了最大限度地减少贵重介质、有毒介质或其他危害性介质通过安全阀向外泄露，可以将爆破片串联在安全阀入口侧组合使用；

(5)当安全阀泄放的总管网含有腐蚀性介质时，为了防止来自泄放总管网的腐蚀性气体进入安全阀内部，可以将爆破片串联在安全阀出口侧组合使用；

(6)安全阀的形式通常采用弹簧直接载荷式安全阀，阀型有全启式和微启式。全启式安全阀适用于泄放气体、蒸汽及液化气介质；微启式安全阀一般适用于泄放液体介质；排放水蒸气或空气时，可选用带扳手的安全阀；

(7)当背压/设定压力﹤10%时，可选用弹簧直接载荷式安全阀；当背压/设定压力介于10%～40%时，需选用平衡波纹管式安全阀；对于高背压的工况，背压/设定压力﹥40%时，需选用自激式非直接载荷安全阀，即先导式安全阀；排放剧毒、强腐蚀、极度危险的介质，需选用波纹管安全阀；

(8)当排放介质允许泄漏至大气时，选用开式阀帽的安全阀；不允许泄露至大气的，选用闭式阀帽的安全阀；

(9)对于设定压力大于3Mpa、温度超过235℃的气体用安全阀，通常选用带散热片形式的，以防止泄放介质冲蚀弹簧；

(10)用于液体介质的安全阀，其公称直径至少为15mm。

6 安全阀入口管道的设计[3]

(1)安全阀应设置在设备本体或连接管线上容易安装、检查、维护的部位，安全阀的阀体应在设备或管线顶部并垂直向上；

(2)安全阀应设置在靠近设备压力源的位置。若用于气体介质，应设置在气相空间(包括液体上方的气相空间)或与该空间相联通的管线上；若用于液体介质，应设置在正常液面以下；

(3)设备和安全阀之间的所有管道、管件的截面积应不小于安全阀的泄放面积，其接管应尽可能短而直，以免产生过大的压力损失，通常要求安全阀入口管路的阻力降不超过整定压力的3%；

(4)若设备一个连接口上装设2个或2个以上的安全阀(不含备用的安全阀)时，则该连接口入口的截面积，应当至少等于这些泄放装置进口截面积的总和；

(5)设备与安全阀之间一般不宜设置中间截断阀。对于连续操作的设备，可在设备与安全阀之间设置截断阀专供检修用。设备在正常工作期间，截断阀应处于全开的位置并铅封；

(6)安全阀的入口管道应尽量避免袋形弯，如果实在不能避免，对于易凝物质，在袋形弯低点需设置连续流动的排液管联通至同一压力系统，若凝液易变稠或成固态，则此排液管需要伴热；对于不凝介质，在袋形弯的最低处应设置易于接近的放净阀。

7 安全阀出口管道的设计

安全阀出口管路设计应符合下列规定：

(1)安全阀出口管道的管径要不小于安全阀的出口直径；

(2)安全阀的出口管道一般不设切断阀，如必须设置，则要求切断阀铅封开；

(3)可燃液体设备的安全阀出口泄放管应接入储罐或其他容器，泵的安全阀出口泄放管宜接至泵的入口管道、塔或其他容器；

(4)可燃气体设备的安全阀出口泄放管应接至火炬系统或其他安全泄放设施；

(5)泄放可能携带液滴的可燃气体应经分液罐后接至火炬系统；

(6)对于盛装易爆介质或者毒性程度为极度、高度或者中度危害介质的容器，安全阀的排出管应引至安全地点，并且进行妥善处理，不得直接排入大气；

(7)安全阀排放气体的温度高于物料的自然温度时，排出管要设置灭火蒸汽，灭火蒸汽管最小管径为DN25；

(8)对于易自聚、易结晶的特殊工艺物料，安全阀的出口管道应设置氮气吹扫口，连续通入氮气；对于易冷凝的气体，应在低点设置蒸汽伴热管，以免积液；

(9)安全阀的排放管道应坡向主管，尽量避免袋型弯；如无法避免时，在低点要设置易于接近的放净阀。排放管与主管的连接，要从主管上部或侧面顺流向45°角插入，既可防止总管内的凝液倒入支管，又可减少管路压力降；

(10)安全阀的出口管道由于泄放时的作用力、振动和自身的自重、热胀冷缩等原因，应设支架支撑，支撑结构应有足够的强度或刚度，以保证能承受安全阀泄放时所产生的反力。

8 结束语

安全阀是压力容器必须的安全附件之一，它是石油、化工装置重要的安全保护措施。根据设备的具体工作条件正确设置、选用安全阀，是保证安全阀能否正常工作，以及能否起到安全保护作用的重要前提。

[1] 章日让.石化工艺及系统设计实用技术问答[M].2版.北京：中国石化出版社，2007．

[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB150-2011 压力容器[S]. 北京：中国标准出版社， 2012.

[3] 中华人民共和国化学工业部.HG/T 20570.2-95.安全阀的设置和选用[S].北京：化工部工程建设标准编辑中心，1996.

(本文文献格式：张拂晓，邱海燕.安全阀的设置与选用[J].山东化工，2016，45(04)：90-92.)

Setup and Selection for Safety Valve

Zhang Fuxiao, Qiu Haiyan

(1.Yantai Wanhua Chemical Engineering Design Co. ,Ltd. , Yantai 264006, China;2.Yantai Ishikawa Gasket Co. , Ltd. , Yantai 264002, China )

The function, structural style and operational principle of safety valve were illustrated, the set pressure, over pressure and back pressure were introduced, the setup and selection mode were detailedly specified, the design requirements of safety valve's inlet and outlet pipeline were also summarized.

safety valve; function; operational principle; setup

2016-01-06

张拂晓(1983—)，硕士研究生，工程师，烟台万华化工设计院安装室副经理，从事化工工艺管道设计工作。

TQ053.2

A

1008-021X(2016)04-0090-03