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安全阀反力计算及出口管道设计浅析
谭永新王金玉杨明
(山东天浩化工设计有限公司济南250101)
摘要本文通过多方验证,论证了安全阀反力计算公式,同时在安全阀出口管道的设计
方面进行了深入探讨。
关键词安全阀反力计算超压泄放背压
1前言
安全阀是化工装置压力容器、压力管道超压保护的重要设施。在装置运行过
程中,当遇到阀门误关、火灾、冷却介质停供、电力故障而导致系统压力超过安
全阀设定压力时,阀瓣开启泄压,保护系统设备及管道不因超压而发生事故。
大多数化工装置系统操作压力较高,比如合成氨装置中氨合成操作压力可达
20~30MPa,一般的中压蒸汽也在2.5MPa左右。而且化工物料多是可燃易爆介质,
如果安全阀设计考虑不周,超压泄放时易引起火灾、爆炸等事故。因此从系统安
全的角度出发,安全阀的合理计算与设计对化工装置来说是非常重要的。
安全阀的计算和选用在很多规范及手册上都有详细讲述,在此便不再赘述。
本文根据笔者多年工程设计经验,着重在安全阀反力计算及出口管道的设计两方
面进行深入探讨。
2安全阀反力计算
安全阀阀瓣开启泄放时,管道内流体的快速流动会对排放管道产生一定的作
用力,并通过排出管道传至安全阀,并以力矩的形式通过管道作用在安全阀的设
备接口。因此需要对这种力和力矩进行计算,以保证安全阀进出口管道及设备接
口、法兰的安全。
通常设计人员一般采用《安全阀的设置和选用》(HG/T20570-95)中14.0.0-1
式进行反力计算,即下式(公式一):
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而在API520(2003版)中,安全阀反力计算公式为下式(公式二):
我们可以看出,以上两个公式是有些差异的。下面我们通过一个实例计算,
对两个公式的计算结果进行对比。
例题:E101加热器需增加两个喉径为65mm的全启式安全阀,该安全阀各
项参数见表1。
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喉径泄放公称公称压起跳出口泄放管操作操作
安全阀/mm量直径力压力直径口压力压力温度
/Kg/h/mm/Mpa/Mpa/mm/Mpa/Mpa/℃
A42Y-40654250010042.751250.2752.5250
对安全阀出口进行反力计算,按照公式一计算反力:
kT
6
f1.0210W10AP
02
k1M
1.28523
62
1.021042500100.785125