安全阀

由于安全阀的种类繁多，因此选择满足特定应用要求的安全阀并不困难。一旦选择了合适的类型，就必须建立正确的释放压力和排放能力，并指定合适尺寸的阀门和设置压力。

选择一种特定类型的安全阀取决于以下几个因素:

• 成本 -这是最明显的考虑选择了非关键应用的安全阀门时。当进行成本比较，必须考虑阀的能力以及公称尺寸。如在先前模块中所提到的，可以有具有相同的入口连接模型之间，但具有变化的升程特性的大的变化。

• 处置系统的类型-如果不通过排放系统排放到大气中，则可用于蒸汽、空气或无毒气体的阀盖开启。在这些应用中，通常指定一个升降杆。

对于气体或液体的应用，其中逃逸到大气中是不允许的，封闭的发动机罩必须被指定。在这样的应用中，也有必要使用一个闭合/气密帽或填充杆。

对于具有显著叠加背压平衡波纹管的应用（常见于歧管，典型地出现在过程工业）或活塞结构是必需的。

• 阀结构- 半喷嘴型结构应用于中等压力的无毒，非腐蚀性型介质，而具有全喷嘴型结构的阀通常用于腐蚀性介质或极高压力的过程工业中。对于腐蚀性流体或高温，也可能需要特殊的施工材料。

• 操作特征-性能要求因应用场合而异，因此必须选择相应的阀门。对于蒸汽锅炉，需要一个小的超压，通常为3%或5%。对于大多数其他应用，超压要求为10%，但根据API 520，对于特殊应用，如消防，超压20%的更大阀门是允许的。

对于液体，10%或25%的超压是常见的，排放值往往高达20%。

• 赞同-对于许多阀门应用，最终用户将说明阀门的结构和性能所需的代码或标准。这通常需要一个独立的权威机构的批准，以保证符合所要求的标准。

设定和封口

为了正确设定设定压力，需要仔细考虑以下条件:

• 正常工作压力（NWP） - 在满载条件下系统的工作压力。
• 最大允许工作压力(MAWP) -有时称为安全工作压力(SWP)或系统的设计压力。这是系统在正常操作条件下(相对于最高操作温度)存在的最大压力。
• 最大允许累积压力(MAAP) -根据系统设计标准的规范，系统允许达到的最大压力。

MAAP通常表示为MAWP的百分比。

对于蒸汽使用设备，MAAP通常会比MAWP高10%，但这并不总是这样。如果MAWP不容易获得，应联系负责保险的机构。如果MAAP不能建立，则不能认为它高于MAWP。

• 设定压力（P） - 安全阀开始升力的压力。
• 释放压力（PR） - 这是在其中实现安全阀的全部容量的压力。它是设定压力（PS）和过压（PO）的总和。
• 超压(PO) -超压是安全阀工作时设定压力的百分比。

有两个基本的约束条件，必须建立一个安全阀设定压力时，必须考虑到：

1. 设定压力必须足够低，以确保排放压力不会超过系统的最大允许积聚压力（MAAP）。
2. 设置的压力必须足够高，以确保在正常工作压力(NWP)之上有足够的余量，使安全阀能够关闭。但是，设置的压力不能大于最大允许工作压力(MAWP)。

为了满足第一个约束条件，必须考虑超压百分比和MAAP百分比(表示为MAWP的百分比)的相对大小。

有两种可能的情况:

• 安全阀的比例超压小于或等于该系统的百分比MAAP - 这意味着，设定压力可以制成等于最大允许工作压力，为缓解压力总是小于实际的MAAP。

例如，如果安全阀过度压力为5％，并且MAAP为MAWP的10％，则将选择设定的压力以等于MAWP。在这种情况下，缓解压力（等于设定的压力+ 5％过压）将小于枫木，这是可接受的。

注意:如果百分比MAAP比的比例过压越高，设定压力仍然会做出等于最大允许工作压力，如增加MAWP它上面将违反第二约束。

• 安全阀超压百分比大于系统的百分比MAAP。在这种情况下，使设置压力等于MAWP意味着释放压力将大于MAAP，因此设置压力必须低于MAWP。

例如，如果安全阀超压为25%，而MAAP百分比仅为10%，则设置压力等于MAWP意味着泄压压力将比MAAP大15%。在这种情况下，正确的设置压力应该比MAWP低15%。

下表总结了基于第一个约束的设定点的确定。

除非操作考虑因素另有规定，否则为了满足第二个约束，除非符合第二个约束，否则安全阀设定压力应始终稍微高于正常工作压力，允许排污的裕度。在正常工作压力上方的安全阀门设置可能导致任何放电后的差。

当系统操作压力和安全阀设置压力必须尽可能地相互接近时，建议在重新阀座压力和正常操作压力之间留出0.1 bar的最小距离，以确保紧密关闭。这被称为“关闭边界”。在这种情况下，在添加0.1 bar余量之前，考虑系统运行压力的任何变化是很重要的。当安全阀安装在减压阀(PRVs)和其他控制阀之后，具有相对较大的比例带时，就会发生这种变化。

在实际上所有控制系统中，与比例频带相关联的一定程度的比例偏移（参见框5，控制理论，用于比例偏移的更多信息）。如果在满载条件下设定自行动手PRV，则无负载条件下的控制压力可以明显大于其设定压力。相反，如果阀门设定在空载条件下，则满载压力将小于其设定的压力。

例如，考虑一个飞行员操作的PRV最大比例带只有0.2 bar。

在满载状态下设定控制压力为5.0 bar，空载状态下给出5.2 bar。另外，如果在空载条件下设置控制压力为5.0 bar，则该阀门在满载条件下将显示出4.8 bar的控制压力。

当确定安全阀的设定压力时，如果在空载条件下设定PRV控制压力，则不必考虑比例偏移。但是，如果在满载条件下设定PRV控制压力，则需要考虑下游压力的增加，因为PRV的比例偏移（参见实施例9.3.1）。

压力控制偏移量取决于控制阀的类型和所使用的压力控制器。因此，确定上游控制阀的比例带以及该阀的使用方式非常重要。

例如9.3.1

安全阀，安装在PRV之后，要求设置在尽可能接近PRV工作压力的位置。给定以下参数，确定最合适的安全阀设定压力:

PRV设定压力：6.0巴（满负荷条件下集）

PRV比例带：PRV的工作压力高于0.3巴的操作

安全阀排放:10%

回答：

由于有必要确保安全阀设定压力尽可能接近PRV工作压力，因此选择安全阀，使其排污压力大于PRV工作压力（考虑比例偏移），并且一个0.1条关闭余量。

首先，需要考虑PRV比例偏移的效果，因为在负载条件下设定PRV;遇到的正常最大工作压力是：

6.0 BAR + 0.3 BAR = 6.3 BAR（NWP）

通过增加0.1 bar的关闭裕度，安全阀的设定压力必须比6.4 bar大10%。对于本例，这意味着安全阀的设定压力必须为:

因此，将选择设定的压力为7.11巴，只要这不超过受保护系统的MAWP。

请注意，如果被PRV无负载的条件下设定在6.0巴，并用一个安全阀10％放空，安全阀设定压力将是：

在设定压力背压的影响

对于常规安全阀受到恒定叠加背压，设定压力被有效的量减少等于所述背压。为了弥补这一点，所需的设定压力必须增加的量等于所述背压。因此，该冷差设定压力（在试验台上的压力设定）为：

对于可变重叠背压，有效设定压力可以改变作为背压而变化，而如果变化量超过10％到设定压力的15％的常规阀无法使用。相反，一个均衡阀将不得不使用。

如API推荐实践520所示的压力释放阀的压力水平关系如图9.3.1所示。

设置一个安全阀

对于大多数类型的安全阀，空气或气体的设定是允许的。一个专门建造的测试台通常使用，允许容易和快速的安全阀的安装，调整，和随后的锁定，并在所需的设定压力阀的密封。

除了通常的安全考虑之外，最重要的要求是使用仪器质量仪表和定期校准系统。所有的安全阀标准都会指定一个特定的设定压力公差(通常在3%左右)，这必须遵守。同样重要的是，环境是干净的，无尘和相对安静的。

设置流体的来源可以从压缩气缸运行关工业压缩空气主一个增强器和贮液器容器而改变。在后一种情况下，空气必须清洁，油和水自由。

值得注意的是，对任何类型的能力测试都没有要求。试验台可以简单地确定所需的设置压力。通常这个点是通过在达到设定值时听到“嘶嘶声”来确定的。在进行调整时，无论是金属阀座阀门还是软阀座阀门，都不允许阀瓣打开阀座或喷嘴，因为这样很容易造成损坏，并阻止实现良好的关闭。因此，当调整器转动时，阀杆应该被抓住。

ASME I蒸汽锅炉阀门的允许设置程序有根本的不同。为了获得美国国家委员会(National Board)的批准，并在阀体上安装“V”形标记，这些阀门必须在钻机上使用蒸汽进行设置，不仅要能够达到所需的设置压力，而且要有足够的能力来显示弹出点和复位点。必须按照批准的、受控的质量程序进行。对于ASME VIII阀门(在阀体上印有“UV”字样)，如果设置器具有蒸汽设置设施，那么这些阀门也必须设置在蒸汽上。如果没有，则允许气体或空气设置。对于ASME VIII阀门的液体应用，必须使用适当的液体，通常是水，用于设置目的。

如果阀门配备了排污环，则需要根据相关制造商的建议设置固定位置，并将锁定销密封。

封口

对于没有要求任何特定标准的阀门，并且没有参考铭牌上的标准或支持文献，对于谁可以设置阀门没有限制。这种阀门通常用于指示已达到某一压力，而不作为安全装置。

对于经通报机构独立批准的阀门，按照特定标准，阀门的设置和密封是批准的一部分。在这种情况下，阀门必须由制造商或制造商批准的代理商按照商定的质量程序进行设置，并使用制造商或公告机构批准的设备。

为了防止未经批准的更改或篡改，大多数标准要求在阀坐封后进行密封。

最常用的方法是用密封线将盖子固定到弹簧外壳上，将外壳固定到阀体上。它也可以用来将任何排污调节器环销锁定到合适的位置。

线随后与一个引线密封，其可带有装定的商标的印记密封。

安全阀定位

为了确保从未超过安全阀保护的任何系统或设备的最大允许累积压力，必须仔细考虑安全阀在系统中的位置。由于存在如此广泛的应用，因此没有绝对规则，即阀门应该定位，因此，需要单独处理每个应用。

安全阀的常见蒸汽应用是保护减压站提供的工艺设备。图9.3.3显示了两种可能的安排。

安全阀可以在减压站本身，也就是内被装配，下游截止阀之前，如图9.3.3（a）中，或者进一步的下游，接近该装置，如图9.3.3（b）中。下游截止阀前安装安全阀具有以下优点：

•如果安全阀故障，可以通过关闭下游止动阀，可以通过关闭下游止动阀，在线测试安全阀。

•当测试在线进行时，安全阀不必移除并测试台式，这更昂贵且耗时。

•在空载条件下设置PRV时，可以观察安全阀的运行情况，因为这种情况最有可能导致“煨”。如果发生这种情况，可以将PRV压力调整到低于安全阀复位压力。

•任何额外的下游起飞都受到固有的保护。只有MAWP较低的设备才需要额外的保护。这可以带来显著的成本效益。

然而，有时可以将安全阀安装在任何设备的蒸汽进口附近。

事实上，一个单独的安全阀可以具有在入口被装配到每个下游片装置中，当供给PRV几个这样的片装置。

以下几点可用作指南：

•如果供应一件设备，其MAWP压力小于PRV供应压力，则该设备必须安装安全阀，最好与蒸汽进口连接紧密相连。

•如果减压阀提供一个以上的设备和物品的MAWP小于供应压力,要么拟就站必须装有安全阀设定的最低MAWP连接装置,或受影响的每一项设备必须安装一个安全阀。

•安全阀必须定位，使得压力不能在设备上累积在设备上，例如，来自单独的蒸汽管线或旁路线。

可以说，在安全方面，每个安装都值得特别考虑，但以下应用和情况有点不同寻常，值得考虑:

•灭火 - 在发生火灾时应保护任何压力容器免受过压。尽管安装用于操作保护的安全阀也可能在火灾条件下提供保护，但这种情况需要特殊考虑，这超出了本文的范围。

•放热应用-这些应用必须安装安全阀，与设备蒸汽进口或阀体紧密相连。没有选择适用。

•用作警告装置的安全阀——有时，安全阀被安装到系统中作为警告装置。它们不需要释放故障负载，但警告压力上升超过正常工作压力仅出于操作原因。在这些情况下，安全阀设置在警告压力下，只需要最小通径。如果安装了这种安全阀的系统存在任何超过其最大允许工作压力的危险，则必须按照通常的方式使用额外的安全阀进行保护。

例如9.3.2

为了说明安全阀定位的重要性，考虑使用自动泵疏水阀(参见第14部分)，用于从加热容器中清除冷凝水。自动泵疏水阀(APT)，包括一个机械式泵，它使用蒸汽的动力泵的冷凝物通过回程系统。安全阀的位置取决于APT的MAWP及其所需的动力进口压力。

如果APT的MAWP大于或等于容器的MAWP，则可以采用图9.3.4所示的布置。

如果泵-疏水阀的动机压力小于1.6 bar g(安全阀的设定压力为2bar g小于0.3 bar的排污压力和0.1 bar的关闭余量)，则这种配置是合适的。由于APT和容器的MAWP都大于安全阀的设定压力，一个安全阀就可以为系统提供适当的保护。

然而,如果pump-trap动机压力必须大于1.6 g,恰当的供应必须从高压减压阀,减少到一个更合适的压力,但仍然低于4.5条g MAWP贴切。安排如图9.3.5将适合在这种情况下。

在这里，使用两个独立的PRV站，每个都有自己的安全阀。如果APT内部发生故障，4巴g的蒸汽通过APT进入容器，安全阀' A '将释放这种压力并保护容器。安全阀‘B’不会上升，因为APT中的压力仍然是可接受的，并且低于其设置压力。

应当指出的是，安全阀“A”被定位在温度控制阀的下游侧;这对于安全和操作原因：

• 安全-如果APT的内部发生故障，即使控制阀关闭，安全阀仍然可以释放容器内的压力。

• 操作 - 安全阀的机会较少，在此位置的操作期间搅拌的可能性较小，因为压力通常在控制阀之后比在之前更低。

Also, note that if the MAWP of the pump-trap were greater than the pressure upstream of PRV ‘A’, it would be permissible to omit safety valve ‘B’ from the system, but safety valve ‘A’ must be sized to take into account the total fault flow through PRV ‘B’ as well as through PRV ‘A’.

例如9.3.3

一家制药厂在同一生产车间有12个带套平底锅，所有平底锅均具有相同的MAWP。安全阀应该安装在哪里?

一个解决方案是在每个锅的入口安装一个安全阀(图9.3.6)。在这种情况下，每个安全阀的尺寸都必须满足整个负载的要求，以防当其他11个平底锅关闭时，PRV无法打开。

由于所有平板被额定到相同的MAWP，可以在PRV之后安装单个安全阀。

如果在系统中包含具有比摩根较低的MAWP（例如壳和管热交换器）的附加装置，则需要适合额外的安全阀。该安全阀将设定为适当的较低设定压力，并尺寸通过温度控制阀通过故障流量（参见图9.3.8）。