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如何确定压力控制参数及允许超压值

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:在定径计算的公式中,整定压力和允许超过压力是必需的两个参数,用于确定排放压力,即在排放条件下安全阀的进口压力。排放压力等于整定压力加上允许超过压力。不同的工况,其允许超过压力可能不同,视所保护的容器或系统的整定压力与最高允许工作压力的关系而定。确定安全阀的整定压力和允许超过压力的步骤如下:1)遵照规范中的要求,提出该安全阀最大整定压力和最大允许积聚。

如何确定压力控制参数及允许超压值

在定径计算的公式中,整定压力和允许超过压力是必需的两个参数,用于确定排放压力,即在排放条件下安全阀进口压力。排放压力等于整定压力加上允许超过压力。

允许超过压力是根据适用规范所允许的积聚压力确定的。不同的工况,其允许超过压力可能不同,视所保护的容器或系统的整定压力与最高允许工作压力(MAWP)的关系而定。

在ASME《锅炉压力容器规范》和有关标准中,规定了整定压力和允许最大积聚(或超过压力)的设定原则。不同标准,其设定原则不尽相同。

(1)ASME《锅炉与压力容器规范》(2013版)第Ⅷ卷和API标准中对压力容器用安全阀的规定 在ASME《锅炉与压力容器规范》第Ⅷ卷和API Std 520—2008中,对火灾和非火灾工况下的最大整定压力和最大允许积聚做出了规定,见表6⁃5。

表6⁃5 火灾和非火灾工况下安全阀的最大整定压力和允许积聚要求

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注:如果第一台阀和附加阀是针对非火灾工况而设置的,而且它们的排放能力不能满足火灾工况的泄放量要求,则需要再设置一个辅助安全阀。

在ASME《锅炉与压力容器规范》(2013版)第Ⅷ卷中还规定,对于安装在无固定供气连接及在环境温度下贮存非冷冻液化压缩气体的容器上的安全阀,其主要目的是为了防止压力容器与火焰或其他不能预料的外来热源接触而产生超压。此安全阀的整定压力不能超过MAWP,此工况下的积聚不能超过20%MAWP。

确定安全阀的整定压力和允许超过压力的步骤如下:

1)遵照规范中的要求,提出该安全阀最大整定压力和最大允许积聚。

2)确定容器允许达到的最高压力,其数值等于最高允许工作压力加上允许积聚。这个压力也就是安全阀达到额定排量时的进口压力,即排放压力。

3)确定安全阀的允许超过压力,其数值等于排放压力与整定压力的差值。

图6⁃9中展示了容器MAWP、最大允许积聚压力和安全阀的最大允许整定压力、最大允许超过压力(最大允许排放压力)之间的数值关系。

下面举两个例子。

1)非着火工况,安装单个安全阀,其整定压力低于MAWP。计算结果见表6⁃6。

2)非着火工况,安装单个安全阀,其整定压力等于MAWP。计算结果见表6⁃7。

(2)ASME《锅炉与压力容器规范》(2013版)第Ⅰ卷中对动力锅炉用安全阀的规定

1)为了满足锅炉本体和省煤器上100%超压泄放要求而设置的一个或多个安全阀,

表6⁃6 确定安全阀的整定压力和允许超过压力示例1

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表6⁃7 确定安全阀的整定压力和允许超过压力示例2

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图6⁃9 压力容器及安全阀相关参数间数值关系示意图

其整定压力应等于或小于最高允许工作压力。但如果额外还装设有附加的安全阀,其最高整定压力可高于最高允许工作压力,但也不应超过3%。而且,锅炉上所有的饱和蒸汽安全阀的整定压力的变化范围不得大于其中最高整定压力的10%。但对于高温热水锅炉上安全阀,此范围可大于10%。

2)对于没有固定汽水分界线的强制流动蒸汽发生器,如果装有自动控制和蒸汽压力保护联锁装置,且装设一个或多个与锅炉直接相通的动力驱动泄压阀,则其锅炉上装设的安全阀,其整定压力可以大于其所连接受压设备的最高允许工作压力,但要保证锅炉上所有受压设备(锅炉与原动机间的蒸汽管道除外)的积聚不超过20%。

(3)我国国家标准和技术规范中对压力容器用安全阀的规定

1)在GB 150.1—2011《压力容器 第1部分:通用要求》B.3.2中对泄放装置的动作压力(按照该标准B.2.1的定义,动作压力是指安全阀的整定压力或爆破片的设计爆破压力)与容器的超压限度(即最大允许积聚)规定如下:(www.xing528.com)

①当容器上仅安装一个泄放装置时,其动作压力应不大于设计压力,容器的超压限度应不大于设计压力的10%或20kPa中的较大值。

②当容器上安装多个泄放装置时,其中一个泄放装置的动作压力应不大于设计压力,其他泄放装置的动作压力可提高至设计压力的1.05倍,容器的超压限度应不大于设计压力的16%或30kPa中的较大值。

③当考虑容器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,容器的超压限度应不大于设计压力的21%;如上述两条中泄放装置不能满足这一超压限制要求时,应安装辅助的泄放装置,辅助泄放装置动作压力不大于设计压力的1.1倍。

在B.4.7中,又提出了安全阀整定压力的两种确定方法:

①根据容器的工作压力确定安全阀的整定压力,一般取整定压力等于工作压力的1.05~1.10倍,当整定压力小于0.18MPa时,可以适当提高这一比值。

②根据容器的设计压力确定安全阀的整定压力,取整定压力等于或稍小于设计压力。

从上面的内容可以看出,GB 150—2011中B.4.7和B.3.2对整定压力设置的规定不一致,且存在着一些冲突。

2)在TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中规定,安全阀的整定压力一般不大于该压力容器的设计压力。设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力的,也可以采用最高允许工作压力确定安全阀的整定压力。

3)在TSG R0005—2011《移动式压力容器安全技术监察规程》中规定,罐体安全泄放装置单独采用安全阀时,安全阀的整定压力应当为罐体设计压力的1.05~1.10倍,额定排放压力不得大于罐体设计压力的1.20倍,即积聚不能大于20%。

(4)我国国家标准和技术规范中对压力管道用安全阀的规定 在TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程⁃工业管道》中规定“安全泄放装置(安全阀和爆破片装置)相关压力的确定应当符合GB/T 20801的要求”。在GB/T 20801.6—2006《压力管道规范 工业管道 第6部分:安全防护》中的规定如下:

1)对于独立压力系统中管道上的安全泄放装置,相关压力的确定应以系统的设计压力为基准,且符合以下规定:

①当安装一个安全泄放装置时,安全阀的设定压力(即整定压力)应不大于系统设计压力,且应保证最大泄放压力不大于系统设计压力的10%和20 kPa中的较大者。

②当安装多个安全泄放装置时,至少有一个安全阀的设定压力应不大于系统设计压力,其余安全阀设定压力不得超过系统设计压力的5%,且应保证最大泄放压力不大于系统设计压力的12%或30kPa中的较大者。

③为防止火灾事故发生而安装的安全泄放装置,且应保证最大泄放压力不大于系统设计压力的16%。

2)对于防止液体管道热膨胀的安全泄放装置,安全阀设定压力应不大于管道设计压力的120%和系统试验压力中的较小值,且应保证最大泄放压力不超过相应温度下管道压力额定值的20%或由压力产生的管道名义应力不超过材料许用应力值的20%。

3)GCl级管道安全阀的设定压力应不大于管道设计压力,应保证最大泄放压力不超过设计压力的10%。

(5)我国国家技术规范中对锅炉用安全阀的规定 在TSG G0001—2012《锅炉安全技术监察规程》中规定安全阀整定压力应当按照以下原则确定:

1)蒸汽锅炉安全阀整定压力按照表6⁃8的规定进行调整和校验,锅炉上有一个安全阀时按照表中较低的整定压力进行调整;对有过热器的锅炉,过热器上的安全阀按照较低的整定压力调整,以保证过热器上的安全阀先开启。

表6⁃8 蒸汽锅炉安全阀整定压力

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注:表中的工作压力,是指安全阀装置地点的工作压力,对于控制式安全阀是指控制源接出地点的工作压力。

2)直流蒸汽锅炉过热器系统安全阀最高整定压力不高于1.1倍安装位置过热器工作压力。

3)再热器、直流蒸汽锅炉外置式启动(汽水)分离器的安全阀整定压力为装设地点工作压力的1.1倍。

4)热水锅炉上的安全阀,其整定压力的最低值为1.1倍工作压力或工作压力加0.07MPa,取较大值;最高值为1.12倍工作压力或工作压力加0.10MPa,取较大值。

5)直流蒸汽锅炉过热蒸汽系统中两级间的连接管道上装有截止阀时,装于截止阀前的安全阀整定压力按照过热蒸汽系统出口安全阀最高整定压力进行设定。

从上述中可以看出,在现行标准规范中,安全阀整定压力的确定原则存在两种不同的思路,一种是根据受压系统的工作压力来确定安全阀的整定压力,另一种是根据受压装置的设计压力(或最大允许工作压力)。从设置安全阀初衷和目的来考虑,第二种思路更合理。因为设置安全阀的目的是保护受压装置,防止压力超过其承压能力,而不是防止工艺系统压力超出正常工作压力。

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