壓力容器安全閥設計選用

                      壓力容器安全閥設計選用

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之前介紹在線調節減壓閥，現在介紹壓力容器安全閥設計選用安全閥作為一種安全泄放裝置，由于其結構簡單、緊湊、輕便、調試方便、靈敏可靠，在壓力容器上已被大量采用。本文試從安全閥的設計選用、安裝和校驗三方面，就目前存在的問題進行探討，并對如何改進提出若干建議。安全閥的公稱壓力表示安全閥在常溫狀態下的高許用壓力，高溫設備用的安全閥不應考慮高溫下材料許用應力的降低。安全閥是按公稱壓力標準毓進行設計制造的。
開啟壓力：也叫整定壓力，是安全閥閥瓣在運行條件下開始升起時的介質壓力。
排放壓力：閥瓣達到規定開啟高度時進口側的壓力。
回座壓力：安全閥排放后，閥瓣重新壓緊閥座，介質停止排出時的進口壓力。回座壓力是表征安全閥使用品質的一個重要參數，一般要求它至少為工作壓力的80％，上限以不產生閥瓣頻繁跳動為宜。
啟閉壓差：開啟壓力和回座壓力之差。上海五岳奉獻各類閥門精品彈簧式安全閥、空壓機安全閥、日標安全閥、安全閥、氧氣減壓閥、蒸汽減壓閥、氣動球閥.
（1）檢驗人員應注意安全閥銹蝕情況，鉛封有無損壞，是否在合格的校驗期內。
（2）安全閥與排放口之間裝設截止閥的，運行期間必須處于全開位置并加鉛封。檢驗員應對其進行檢查，如需動用該閥，應指派專人操作，運行負責人和檢驗員應在場，做好操作記錄。
（3）檢查中發現安全閥失靈或有故障時，應立即處置或停止運行。

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1、壓力容器安全閥設計選用設計選用
1.1安全閥開啟方式選擇不當
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥一般來說，相對公稱壓力和公稱通徑的全啟式安全閥的排放面積要比微啟式安全閥大。因此，當設計人員選用的是全啟式安全閥，而圖上只標明接口法蘭的公稱壓力和公稱直徑 (不少的壓力容器圖紙上如此標注)，如使用單位選用了微啟式安全閥，則排放面積遠遠達不到設計要求。也就是說，盡管安裝了安全閥，卻不能滿足使用的要求。
下面來進行分析：
3.9.1（1）條，容器設計壓力：是指設計的容器頂部的高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計荷載條件，其值不低于工作壓力。
3.9.2條，超壓泄放裝置動作壓力：（1）不得高于壓力容器的設計壓力；（2）對于設計圖樣中注明高允許工作壓力的壓力容器，允許超壓泄放裝置的動作壓力不高于該壓力容器的高允許工作壓力
這里就有了3個概念，容器設計壓力，容器高允許工作壓力，泄放裝置的動作壓力。請特別關注容器高允許工作壓力
 
3.24泄露試驗（即原來的氣密性試驗，現新增氦、氨、鹵素檢漏等新方法）：
當壓力容器盛裝介質的毒性程度為極度、高度危害或者不允許有微量泄漏時，設計應當提出壓力容器泄露試驗的方法和要求
鑄造壓力容器盛裝氣態介質時，應當在設計圖樣上提出氣密性試驗的要求
對于帶有安全閥、爆破片等超壓泄放裝置的壓力容器，如果設計時提出氣密性試驗要求，則設計者應當給出該壓力容器的高允許工作壓力。
1.2安全閥安裝位置不當
壓力容器檢驗過程中發現：由于設計人員疏忽，某些應該設置安全閥的壓力容器卻沒有設計安全閥接口，而且又無備用接口，使用單位則由于在壓力容器上開孔工藝比較麻煩，就在進口總管上開個孔，裝上安全閥了事；也有的時候，雖然幾個并聯的壓力容器分別開有安全閥接口，但使用單位為了圖省事，在進口總管上另開一個安全閥接口，裝一個總的安全閥。一般來說，這兩種情況安全閥的排放面積均為進行過計算，所以即使裝了安全閥，也不一定能保證安全。
1.3安全閥選型不當
目前有不少單位在蒸汽系統，選用A27 W一10T的安全閥。*“W”表示閥座密封面由閥體直接加工而成，“T”則表示閥座密封面材料是銅合金。銅合金密封面的密封性較差，且有粘連等問題，故只適用于小于或等于120℃的場合，和120℃對應的干飽和蒸汽的壓力為0.2MPa(壓力)，顯而易見，蒸汽系統選用A27W一10T安全閥是錯誤的。檢驗過程中還發現，有不少單位蒸汽系統安全閥密封面泄漏嚴重，甚至有不少新安裝的安全閥選用了A27W一10T。實際上每一種安全閥適合的適用介質、適用溫度在《彈簧直接載荷式安全閥》(GB/T12243--2005)和《安全閥技術監察規程》中均有明確規定，故務必引起重視。
1.4 安全閥選型時應提出與工作壓力相適應的密封壓力級。
安全閥的開啟壓力是通過調節彈簧的壓縮量來實現的，而每一種彈簧的剛度不同，調節的范圍也較有限。彈簧直接載荷式安全閥》(GB/T12243--2005)標準范圍適用于公稱壓力PN0.1-42Mpa，流道直徑大于等于8㎜的蒸汽鍋爐、壓力容器和管道用安全閥。因此，切不可忽視這一問題。


2、安全閥的安裝：
(1)安全閥應垂直安裝，并應裝設在壓力容器液面上氣相空間部分，或裝設在與壓力容器氣相空間相連的官道上。
(2)壓力容器與安全閥之間的連接管和管件的通孔，期截面積不得小于安全閥的進口截面積，期接管應盡量短而直。
(3)壓力容器一個連接口上裝設兩個或兩個以上的安全閥時，則該連接口入口的截面積，應至少等于這些安全閥的進口截面積總和。
(4)《壓力容器安全技術監察規程》規定：對易燃、毒性程度為極度、高度或中度危害介質的壓力容器，應在安全閥的出口裝設導管，將排放介質引至安全地點，并進行妥善處理，不得直接排入大氣。在檢驗中發現以氨冷系統為例，氨屬毒性程度為中度危害的介質，幾乎沒有一個單位做到這一條，有少數單位將氨氣直接通人地溝，排入下水道，廢水也未作任何處理。
(5)《壓力容器安全技術監察規程》規定：對于盛裝易燃、毒性程度為極度、高度、中度危害的壓力容器，為便于安全閥的更換、清洗，可在壓力容器與安全閥之間裝截止閥，截止閥必須保持全開，并加鉛封。截止閥的結構和通徑應不妨礙安全閥的安全閥泄放。也以氨冷凍系統為例，在檢驗中發現，容器和安全閥間一般均裝有截止閥，但都均未按規定加鉛封。由于截止閥未能很好維護保養。大部分已很難靈活地開關，顯然更換安全閥難度很大。
(6)安全閥裝設位置，應便于檢查和維修。
3、安全閥校驗
3.1新安全閥安裝調試


這里就可以分情況進行討論了：
（1）對于普通壓力容器，盛裝一般介質，需要安裝安全泄放裝置時，它的整定壓力 小于等于容器的設計壓力，和以前的理解沒有變化；
（2）對于需要做氣密性試驗的容器，參見3.24條。在耐壓試驗（一般為水壓試驗）完成后，需進行氣密性試驗。根據要求，進行氣密性試驗時，需安裝安全泄放裝置（包括安全閥），氣密性試驗的試驗壓力為容器的設計壓力，若安全閥的整定壓力（即設定壓力）小于等于（<=）容器的設計壓力，那么在試驗時必然會不斷開啟，完不成氣密性試驗，因此安全閥的整定壓力必須大于容器的設計壓力。同時，必須給出容器的高允許工作壓力，讓安全閥的整定壓力小于此值。三者關系為：
容器設計壓力 <= 安全泄放裝置的整定壓力 <= 容器高允許工作壓力
經過分析，并和設備制造廠商研討之后，得出兩條解決辦法：


*種仍然按照以前的做法，但是用2套不同整定壓力的安全閥（安全泄放裝置），1套供制造和試驗時使用，壓力設定值大于設計壓力，另1套供生產操作時使用，設定值小于等于容器設計壓力。當然也可以分2次調節安全閥的彈簧，滿足不同設定值；
另一種是使用新的做法，要求設備專業計算高允許工作壓力，將安全閥（安全泄放裝置）的整定壓力高于容器的設計壓力，低于高允許工作壓力。這種方法可能會引起一些誤解，在實際使用過程中需要進行有效溝通。
 
經常發現使用單位未做任調試就把新安全閥(出廠已有合格證)直接安裝到壓力容器上使用。這顯然是起不到安全閥的安全保護作用。新安全閥在安裝前之前，應根據使用情況進行調試后，才準安裝使用。
另外，安全閥出廠所調整的開啟壓力往往并非正好是用戶所需要的，因此，在安裝前必須按用戶使用條件進行調試后，才可安裝使用。安全閥的開啟壓力PZ不應大于壓力容器的設計壓力P，且安全閥的密封試驗壓力PT應大于壓力容器的高工作壓力PW,即PZ≤P,PT＞PW，固定式壓力容器上安裝多個安全閥時，其中一個安全閥的開啟壓力不應大于壓力容器的設計壓力，其余安全閥的開啟壓力可適當提高，但不得超過設計壓力的1.05倍。
3.2壓力容器和管道用安全閥的整定壓力偏差。當整定壓力小于等于0.5 Mpa時為±0.015 Mpa，當整定壓力大于0.5 Mpa時為3%整定壓力。
3．3安全閥校驗報告質量有待提高各安全閥校驗單位的校驗報告格式很不統一，有的太簡單，缺項較多；有的太繁瑣，有些則與安全閥校驗關系不大，填寫時不規范，造成了有的校驗報告令人看了不知所云。如有一份校驗報告，在“容器"一欄中，“工作壓力"填0．4MPa，而在“安全閥校驗記錄"一欄中“工作壓力填0．3～0．7MPa，看來自相矛盾。這是專業用語不規范所致，實際上“安全閥校驗記錄"一欄中的“工作壓力"應為“密封壓力級"。
3．4如何理解安全閥每年至少校驗一次化工和制藥行業是連續生產一般停車檢修時間較短，有時設備出了事故，搶修一下，設備開上去后當年不再停車。這種情況下安全閥只有在這較短的時間內進行更換。鑒于制藥行業檢修力量較為薄弱，安全閥一般只能委托專業校驗單位進行，所以不少單位事先按照使用條件校驗好備件，一旦需要即可更換。但若備件較充分，一時用不掉，換上去時，離開校驗日期已超過一年，是否必需重新校驗?筆者認為不需要，理由有二：
其一，《壓力容器安全技術監察規程》第134條，《在用壓力容器的檢驗規程》第44條規定：新安全閥在安裝之前，應根據使用情況調試后，才準安裝使用。從廣義上來說，作為備件的安全閥也適用此條。
其二，安全閥每年至少校驗一次，是對在用壓力容器上已在使用的安全閥而言。因為通過一年的使用，考慮到安全閥組裝質量、彈簧的使用壽命、介質的清潔程度、環境條件等眾多因素的影響，故有必要進行一次清洗校驗。對于備件安全閥而言，不存在影響其密封狀況和開啟壓力發生變化的因素。當然沒有必要重新進行校驗。


3．5安全閥每年至少校驗一次的執行情況
一般來說，容器進行內外部檢驗的這一年，因涉及到特種設備備案發放容器使用證，有專業檢驗單位和特檢機構二級把關，執行的情況一般較好。反之，其它年份的情況不容樂觀。


4、建議
(1)按《壓力容器安全技術監察規程》要求，需設置安全閥的壓力容器，在總圖上希能注明安全閥型號、公稱壓力、公稱直徑、密封壓力級。讓使用單位只要根據設計人員提供的上述資料，便可買到合適的安全閥。而要達到上述要求，僅根據《壓力容器安全技術監察規程》附件五“安全閥和爆破片的計算"及《鋼制壓力#黝(GB150一89)附錄B"超壓泄放裝齊"是無法完成的。因為按這兩個資料都只計算到所需的排放面積，至于是選用封閉式、半封閉式、還是敞開式．選全啟式還是微啟式，以及型號如何選擇，都未作介紹。鑒于以前安全閥設計計算一般有關化工工藝和化工管路設計的書籍中略有介紹，而現在既然《鋼制壓力容器))(GBl50--89)列入了附錄B，希望能補充有關資料，以方便使用。
(2)安全閥的制造質量急待提高，安全閥制造單位的資格認可工作及監檢工作希望能及早排上議事日程。 ，
(3)要做好安全閥的校驗工作，對安全閥的開啟壓力及允許偏差應統一，希有關方面進行協調。并建議有關部門設法將安全閥校驗表格，有關專業用語和填寫規范化，將有利提高安全閥校驗報告質量。與本產品相關論文：斯派莎克蒸汽減壓閥在化纖管路應用