安全阀的设计及选型.ppt

安全阀的设计及选型名词术语压力泄压阀 Pressure Relief Valve(PRV)安全阀 Safety Valve泄放阀 Relief Valve安全泄放阀 Safety Relief Valve安全阀 Safety Valve一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀能突然起座并全开适用于可压缩性流体（气体、气相或蒸汽）全开全开全开全开整定压力整定压力整定压力整定压力开高开高开高开高允许超压允许超压允许超压允许超压泄放阀 Relief Valve一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀开高随超压的增加而成比例的增大通常用于不可压缩的流体（液体）全开全开全开全开整定压力整定压力整定压力整定压力开高开高开高开高允许超压允许超压允许超压允许超压安全泄放阀 Safety Relief Valve即可用于蒸汽/气体介质又可用于液体介质,具有突开/调节双重动作特性。广义上的安全阀=安全阀+泄放阀+安全泄放阀理想的压力泄放阀在达到整定压力之前无泄漏只在整定压力下开启只泄放掉保护系统所需要的排量在泄放循环中性能稳定在整定压力下回座(启闭压差为零)被保护的系统被保护的系统PRVPRV对压力泄放阀性能的实际要求在系统正常操作压力下保持密封当系统压力达到整定压力时开启在系统压力达到允许超压之前泄放掉额定排量当系统压力降到整定压力以下后，阀门回座复位，并保持密封压力相关的基本概念最大允许工作压力(MAWP)在设计温度下,设备或管道所允许承受的最大工作压力,该压力是根据容器受压元件的有效壁厚计算所得。整定压力 Set Pressure：安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的进口压力，也叫开启压力,设定压力。工作压力 Operating pressure:阀门正常工作状态的压力。排放压力 Relieving pressure：整定压力加超过压力。超压 Over pressure：超过安全阀整定压力的压力增量，通常用整定压力的百分比表示。回座压力 Reseating Pressure：排放后阀瓣与阀座重新接触，即开启高度变为零时的进口压力。启闭压差 Blowdown：整定压力与回座压力之差，通常用整定压力的百分数表示；而当整定压力小于0.3MPa时，用MPa表示。背压 Back Pressure：安全阀出口处的压力。附加背压 Superimposed back pressure：安全阀即将动作前在阀出口处存在的静压力，是由其他压力源在排放系统中引起的。排放背压 Built up back pressure：由于介质通过安全阀流入排放系统，而在阀出口处形成的压力。冷态试验差压力 Cold Differential Test Pressure：安全阀在试验台上调整到开始开启时进口处的静压力，该压力包含了对背压和温度的修正值。与排量相关的基本术语理论排量：therotical discharge capacity：流道横截面积与安全阀流道面积相同的理想喷管的计算流量。额定排量 Certified discharge capacity：实测排量中允许作为安全阀使用基准的那一部分，也就是理论排量乘以额定排量系数后得到的数值。需要排量 Required capacity:设计要求安全阀最低需要达到的排量。压压压压 力力力力%110110100100100959595909090MAWPMAWPMAWP允许超压允许超压允许超压允许超压允许超压允许超压典型的整定压力典型的整定压力典型的整定压力典型的整定压力整定压力偏差整定压力偏差整定压力偏差整定压力偏差典型的典型的典型的典型的 回座压力回座压力回座压力回座压力启闭压差启闭压差启闭压差启闭压差,%整定整定整定整定泄漏实验压力泄漏实验压力泄漏实验压力泄漏实验压力背压入口入口入口入口P Pbb (背压背压背压背压)压力泄放阀出口的压力压力泄放阀出口的压力压力泄放阀出口的压力压力泄放阀出口的压力.排放背压排放背压Built-up back pressureBuilt-up back pressure排放排放排放排放排放排放PRV PRV 打开介质流动打开介质流动打开介质流动打开介质流动入口入口入口入口入口入口被保护的系统被保护的系统被保护的系统被保护的系统附加背压（静背压）附加背压（静背压）附加背压（静背压）附加背压（静背压）Superimposed back Superimposed back pressurepressure密闭的排放总管密闭的排放总管密闭的排放总管密闭的排放总管去火炬去火炬去火炬去火炬可能的压力源可能的压力源可能的压力源可能的压力源可能的压力源可能的压力源可能的压力源可能的压力源可能的压力源可能的压力源可能的压力源可能的压力源吹扫吹扫吹扫吹扫开高开高开高开高开高开高压力泄放阀开启后，压力泄放阀开启后，压力泄放阀开启后，压力泄放阀开启后，阀瓣密封面离开关闭位置阀瓣密封面离开关闭位置阀瓣密封面离开关闭位置阀瓣密封面离开关闭位置的实际行程的实际行程的实际行程的实际行程喉部面积喉部面积压力泄放阀进口端至关闭件密封面之压力泄放阀进口端至关闭件密封面之压力泄放阀进口端至关闭件密封面之压力泄放阀进口端至关闭件密封面之间流道的最小截面积间流道的最小截面积间流道的最小截面积间流道的最小截面积 AreaAreaD2/4。LIFTLIFTD DN N帘面积帘面积阀瓣在阀座上方升起时在其密封阀瓣在阀座上方升起时在其密封阀瓣在阀座上方升起时在其密封阀瓣在阀座上方升起时在其密封面间形成的圆柱形或圆锥型通道的面面间形成的圆柱形或圆锥型通道的面面间形成的圆柱形或圆锥型通道的面面间形成的圆柱形或圆锥型通道的面积积积积Area=Area=DL DL。排放面积排放面积压力泄放阀排放时流体通道的最小截压力泄放阀排放时流体通道的最小截压力泄放阀排放时流体通道的最小截压力泄放阀排放时流体通道的最小截面积处的喉部面积与帘面积之间的较面积处的喉部面积与帘面积之间的较面积处的喉部面积与帘面积之间的较面积处的喉部面积与帘面积之间的较小者小者小者小者安全阀的演变普通型弹簧直接载荷普通型弹簧直接载荷 PRVPRV最初形态可调整的可调整的可调整的可调整的弹弹弹弹 簧簧簧簧P PF F通过一个可调的弹通过一个可调的弹簧来改变整定压力。簧来改变整定压力。遗憾的是，当阀座遗憾的是，当阀座组件升起以打开阀组件升起以打开阀门时，弹簧压缩量门时，弹簧压缩量越大，产生的向下越大，产生的向下的力越大，又限制的力越大，又限制了阀门的开启。了阀门的开启。裙边裙边裙边裙边P PF F增加受力面积增加受力面积增加受力面积增加受力面积 加速阀门开启加速阀门开启加速阀门开启加速阀门开启 减少超压减少超压减少超压减少超压在阀座组件上增加一在阀座组件上增加一个裙边，给向上的入个裙边，给向上的入口压力提供一个大一口压力提供一个大一些的作用面积。当阀些的作用面积。当阀门开始打开，改变了门开始打开，改变了下游流体的方向，即下游流体的方向，即推进了阀门开启加快，推进了阀门开启加快，又减小了前泄（当压又减小了前泄（当压力趋近于整定压力时，力趋近于整定压力时，阀座的泄漏）及超压。阀座的泄漏）及超压。进一步改进 为达到调节回座压力的作用,又增加了一个调节圈。调节圈、喷嘴、阀瓣夹持器构成了“蓄压腔”，“蓄压腔”内的力不仅决定升力，也对回座力起决定作用。低前泄低前泄低前泄低前泄高启闭压差高启闭压差高启闭压差高启闭压差 高前泄高前泄高前泄高前泄低启闭压差低启闭压差低启闭压差低启闭压差 启闭压差启闭压差启闭压差启闭压差调节圈的调节圈的调节圈的调节圈的 位置位置位置位置P P蓄压腔蓄压腔蓄压腔蓄压腔蓄压腔蓄压腔F F最终形态 弹簧阀盖弹簧阀盖弹簧阀盖弹簧阀盖 阀体阀体阀体阀体 P P11P P2 2新因新因 素素背压背压背压背压 为保护压力泄放阀不受诸如气候及粗鲁装卸的破坏，增加了阀体为保护压力泄放阀不受诸如气候及粗鲁装卸的破坏，增加了阀体与阀盖。这又引出了一个新的需要考虑的因素与阀盖。这又引出了一个新的需要考虑的因素背压。背压。普通型弹簧直接载荷普通型弹簧直接载荷 PRVP P1 1出口出口出口出口P P2 2启闭压差启闭压差启闭压差启闭压差启闭压差启闭压差调节环调节环调节环调节环调节环调节环整定压力整定压力整定压力整定压力调整螺钉调整螺钉调整螺钉调整螺钉入口入口入口入口蓄压腔蓄压腔蓄压腔蓄压腔%开高开高开高开高(排量排量排量排量)1001007575505025259090100100110110%整定压力整定压力整定压力整定压力通常的弹簧直接载荷通常的弹簧直接载荷通常的弹簧直接载荷通常的弹簧直接载荷PRVPRV前泄前泄前泄前泄典型的特性曲线典型的特性曲线典型的特性曲线典型的特性曲线背压对安全阀的影响改变设定压力减小泄放量安全阀在动作时容易发生频颤背压背压Lift vs Back PressureConventionalSpring Valve由普通式变换为平衡波纹管由普通式变换为平衡波纹管PRV波波纹管式安全管式安全阀作用作用平衡背压隔离严重腐蚀和危险性介质ConventionalSpring ValveBalancedSpring ValveLift vs Back Pressure先导式安全阀不受背压影响入口入口入口入口导阀导阀导阀导阀导压管导压管导压管导压管活塞密封活塞密封活塞密封活塞密封不平衡不平衡不平衡不平衡移动副移动副移动副移动副(活塞活塞活塞活塞)导管导管导管导管出口出口出口出口弹性阀座弹性阀座弹性阀座弹性阀座P P1 1P P1 1P P2 2阀座压紧阀座压紧力力7575505025250 0100100100100757550502525弹簧直接载荷弹簧直接载荷弹簧直接载荷弹簧直接载荷 PRVPRV先导式先导式先导式先导式PRVPRV%阀座压紧力阀座压紧力阀座压紧力阀座压紧力%整定压力整定压力整定压力整定压力标准规范ASME IASME VIIIAPIASME I动力锅炉安全阀超压：3%ASME VIII压力容器(MAWP1.03barg)ASME VIII对于安全阀超压的规定MAWPMAWP(MAX.SET)(MAX.SET)单安全阀，设计工况为单安全阀，设计工况为单安全阀，设计工况为单安全阀，设计工况为非火灾工况非火灾工况非火灾工况非火灾工况110110100100多安全阀，设计工况为非火灾工况MULTIPLE VALVESMULTIPLE VALVESMAWPMAWP1161161051051001002 2NDND1 1STST单安全阀，设计工况为火灾工况MAWPMAWP12112110010021%21%多安全阀，设计工况为火灾工况第一个安全阀第一个安全阀第一个安全阀第一个安全阀121121121MAWPMAWPMAWP100100100110110110第二个安全阀第二个安全阀第二个安全阀第二个安全阀第二个安全阀第二个安全阀APIAPI 520Part I:Sizing,SelectionPart II:InstallationAPI 521Cause of OverpressureAPI 526DimensionAPI 527Seat leakage testing安全阀最小泄放面积计算排放介质为气体/蒸汽1.根据背压判断排放介质的流型 气体的临界流压力公式当安全阀的背压小于等于临界流压力时，流体为临界流动，否则为亚临界流动。对于临界流的气体，安全阀的最小泄放面积为 符号符号AP1 WZCKdKbKcTM含义含义最小泄放面积最小泄放面积安全阀泄放压力安全阀泄放压力 即为设定压力即为设定压力+超压超压+当地大气压当地大气压所需泄放量所需泄放量（质量流量）（质量流量）压缩因子压缩因子由绝热指数确定的气体常数由绝热指数确定的气体常数(如果不能确定如果不能确定,建议值为建议值为315)泄放系数泄放系数*背压修正系数背压修正系数安全阀与爆破片组合使用时的修正系数安全阀与爆破片组合使用时的修正系数泄放温度泄放温度分子量分子量对于亚临界流的气体，安全阀的最小泄放面积为 排放介质为液体VL：体积流量 L/minG ：液体比重Kw：背压修正系数，当安全阀为全启式或先导式，或安全阀出口与大气直连时，其值为1，平衡波纹管式安全阀的背压修正系数由API 520附表查得KV：粘度修正系数，由API520附表查得在安全阀计算中API与ASME的区别 泄放系数Kd的取值不同 对于气相排放 API 520 -Kd=0.975 ASME-选取的是具体安全阀的实测值安全阀计算举例计算软件PSV PLUS安全阀数据表填写