林吉红

[摘 要]在石化装置中安全阀有着很重要的作用，主要对设备和管道起到保护作用，本文主要是从安全阀的设计出发，探讨其进出口管道设计的相关问题。

[关键词]安全阀；配管；设计

中图分类号：TQ050.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0042-01

石油化工装置是由机、泵、阀和不同的容器等设备，按这些设备各自的功能，由管道将它们有机地结合在一起。尽管这些设备按各自的标准进行过严格地检验验收，但是，每年的泄漏、爆炸事故仍有发生。安全阀是保护设备、管道在不正常操作情况下免遭破坏的重要设施。要使安全阀真正起到保护设备与管道的作用， 一定要重视安全阀的配管设计。根据工程实践，就安全阀的配管设计提出应考虑的主要问题，供同行在设计中参考。

一、安全阀进口管道的设计

1、满足安全阀开启流速要求

安全阀按开启高度分类有微启式和全启式及中启式三种开启方式。微启式安全阀主要有开启高度大于等于1/40 流道直径和开启高度大于等于1/20 流道直径的两种。微启式安全阀的动作特性是比例作用式的。全启式安全阀的开启高度大于等于1/4流道直径。此时，帘面积大于流道面积。这种安全阀的动作特性属于两段作用式。中启式安全阀的开启高度介于微启式与全启式之间。其动作特性通常相当于安全泄放阀。

对于液压系统上用的安全阀，采用微启式，而对大型石油化工工艺流程中用的安全阀，普遍采用全启式，安全阀的配管，入口管道直径不小于安全阀的入口直径；要求压力容器与泄压阀之间的所有管道和管件通孔的面积应与安全阀入口的面积相同。在一般设计工程中入口隔离阀的最小流道面积选用等于或大于安全阀的入口面积。

2、保证安全阀运行平稳、可靠

入口管道的阻力降太大，安全阀产生颤振，安全阀既要满足正常的液流运行，又要防止容器和管道内的压力超压，起到保护作用。一般情况，安全阀设定的开启压力，为正常流程工作压力的1.15 倍，排放压力为1.05～1.15 倍的开启压力。回座压力应≥0.8 倍的开启压力。安全阀开始排放前，安全阀入口静压力即为容器内的静压力；当安全阀开始排放后，由于安全阀入口管道内动压头损失，安全阀入口静压力低于容器内的静压力；此时，若安全阀入口管道压降过大，安全阀入口静压力低于安全阀回座压力时，安全阀即刻关闭，一旦安全阀关闭，安全阀入口管道内无介质流动，则安全阀入口管道内的动压头损失为零；安全阀入口静压力回升到容器内静压力，当超过安全阀的定压时，安全阀再次开启；如此，安全阀反复启闭，产生颤振。这种颤振会使安全阀密封泄漏，提前开启或某些零件以及入口和出口管道出现过早的疲劳损坏。

通常安全阀应安装在受保护的设备或管道附近，这样到泄压装置入口所产生的压力损失会在允许的范围之内。但是，如果压力源处存在着压力波动，且压力的峰值接近于安全阀的整定压力，这时安全阀应安装在远离此压力源且压力较稳定的地方。

管道应力对安全阀及其相连管道的破坏，核算在工作温度范围内管道是否需要补偿；同时要核算与安全阀入口管道相连的工艺管道热胀冷缩的长度变化。

二、安全阀出口管道的设计

1、满足安全阀流速要求

由于化工流程中输送的介质大都为易燃、易爆、剧毒、强腐蚀性液体，为防止环境污染。安全阀开启后排放的液体必须严格控制，排放管的通道截面积应不小于安全阀出口截面积。当多台安全阀向一个总管排放时，排放总管的截面积应保证能够接受所有可能同时向其排放的安全阀的总排放量。

2、保证安全阀运行平稳、可靠

背压过大造成安全阀开启压力偏差，流量下降，不稳定性增加。在常规安全阀使用中，附加背压为恒值时，可降低弹簧载荷以补偿附加背压，这时，建议排放背压不应超过允许的超压，当允许的超压为10%时，排放背压不能超过整定压力的10%。在安全阀出口管道配置时，首先根据工艺流程图所给管径、安全阀的形式和整定压力以及最终管道走向布置，核算背压是否符合规范要求。一般总背压不大于10%整定压力时选用非平衡弹簧承载式安全阀；总背压大于10%整定压力，小于50%整定压力时选用平衡波纹式安全阀；当总背压大于5%整定压力时，可选用先导式安全阀。

放管道中静载荷以及排放时反作用力产生的入口应力，不正确的安全阀排放管道设计会产生应力并传递给安全阀及其入口管道。可通过正确的安装和支撑方式、合适的管道挠度设置来消除应力对系统的破坏。安全阀的排放系统分为开式和闭式两种，计算其应力分析采用不同的方法。

3、满足工艺要求

在高寒地区排放含易冷凝的气体、泄压排放易凝结的重质燃料油等油品、泄压的气体中湿含量大三种情况下， 除了对安全阀的进出口管道应予以伴热外， 安全阀出口管的朝向必须向下，以防止出口管中积液，导致安全阀出口背压增加，使安全阀不能在设定的压力下起跳，同时由于出口管积液，气体的流通截面积减少，会影响安全阀的流通能力，进而引起水鎚冲击破坏管路。这三种情况是：

4、安全阀安装标高与位置

在设备或管道上的安全阀一般应直立安装，其安装位置应尽量靠近被保护的设备或管道，但安全阀不应安装在长达水平管道的死端，以免液体或固体集聚，安全阀一般应尽量集中布置在易于接近的平台上，这样既便于配管，也便于安全阀定期校验定压时的拆卸，安全阀有时起跳后复不到位而漏气，需要整修。安全阀入口管道应布置成能自泄到被保护的设备或管道主管内。

5. 安全阀出口介质密闭排放

安全阀的排放管道应坡向主管，尽量避免袋型弯，无法避免时，在低点要设易接近的放净阀，对于易凝汽体，在低点设蒸汽伴热管，以免积液。排放管与主管的连接，应顺介质流向45°角斜接到放空总管顶部，既可以防止总管内的凝液倒入支管，又可降低管路压力降，DN≤40 的管子可以90°垂直连接。安全阀出口管道应妥善支撑，以防泄压时过大弯矩造成管道应力值超过许用应力范围，支撑方法应根据安全阀所在的设备或管道附属构件的具体情况而定。应防止出现任何可能导致排放管道阻塞的条件，必要时应设置排泄孔，以防止雨、雪、冷凝液等积聚在排放管中。安全阀的排放及疏液应导至安全地点，应特别注意危险介质的排放及疏液。

安全阀为化工生产装置安全生产保驾护航，职责重大，其进、出口管道的设计关系安全阀能否正常运行。安全阀进、出口管道设计应该是比较复杂的，本文从满足安全阀流速要求，保证安全阀运行平稳、可靠等方面结合国内外相关标准对安全阀管道设计进行阐述，供设计同行以及化工生产企业参考。

参考文献

[1]张利 李岩 魏韬 石化管道应力分析及支吊架设计综述[J] 化工设计通讯 2009.1

[2]张秦龙 石化工艺管道安装工程施工管理分析[J] 企业技术开发：中旬刊 2015.9