安全阀排量——精选推荐

2023年12月3日发(作者：)

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安全阀技术讲座

Ⅱ 安全阀的排量计算

一、安全阀的选择使用

如前所述，为了确定安全阀的型号，需要选择安全阀的类型、连接形式、结构形式、材料和公称压力等要素，其中主要问题在于选择安全阀类型和结构形式。这些不同特点正是选择安全阀类型的依据，归纳起来就可以得出按照使用条件选择安全阀类型的推荐做法。如下表所列：

表1-1 按照使用条件选择安全阀类型

使用条件

液体介质

气体介质，所需的排放量较大

所需的排放量是变化的

安全阀类型

微启式安全阀（比例作用式）

全启式安全阀（两段作用式）

（1）所需排量较大时，用几台两段作用式安全阀，其总排量按最大必须排量确定；

（2）所需排量较小时，用一台比例作用式安全阀，其排量按最大必须排量确定。

附加背压为大气压，为固定值，或者常规安全阀

其变化量较小（相对于开启压力而言）

附加背压是变化的，且其变化量较大背压平衡式安全阀

（相对于开启压力而言）

排放背压力达到整定压力的10%以背压平衡式安全阀

上

要求反应迅速，可靠性要求高 直接作用式安全阀

所需排量很大，或者口径和压力都较先导式安全阀

大，密封要求高

1 开启压力和工作压力很接近 带补充载荷的安全阀，带动力辅助装置的安全阀

不允许介质向周围环境逸出，或需要封闭式安全阀

回收排放的介质

介质可以释放到周围环境中，介质温开放式安全阀

度较高

介质温度很高 带散热套的安全阀

介质易冷凝结晶 带保温夹套的安全阀

二、安全阀公称尺寸的确定

1、排量的确定

安全阀的通径应根据必需排放量来确定。就是使所选安全阀的额定排量大于，并尽可能接近必需的排放量。安全阀的排量如果小于所需的排量，就不能起到有效降压的作用；但如果过分高于所需的排量，则也会对阀门性能带来不利影响，甚至造成安全阀频跳，给设备带来危险，并使安全阀易于受损。当受压设备和系统发生异常超压时，防止过分超压所需的排放量由设备的运行条件和导致超压的原因等因素决定。而安全阀的额定排量则应根据制造厂提供的资料通过计算来确定。

— 对动力锅炉，所安装的全部安全阀的排汽量应必须大于锅炉的最大连续蒸发量。

— 对容器等其它设备，所安装的全部安全阀的排量应必须大于系统超压到允许最高压力的量。

2、排放要求的确定

（1）为确定任一用途压力释放阀的尺寸和类型，应必须首先确定需要超压保护的工况条件，可能导致超压的各种意外事故应给予适当 2 的考虑。

（2）对可能导致超压的意外事故，需从所产生的压力和流体必须被排出的排放量进行评估。计算每一个压力释放阀时，需要工艺流程图、管线、设备技术规格表以及工艺设备的资料等资料作为依据。

（3）对需要进行超压保护的一系列运行工况（包括受火场合，非受火场合，特殊失火情况）下的排放要求应进行详细的分析。

3、有效排放面积和有效排放系数

（1）本标准所列适用于气体、蒸汽、液体的相应公式用来初步确定压力释放阀的尺寸。这些公式采用的有效排放系数和有效面积，与具体的特定阀门的设计无关，只是用来确定一个初步的压力释放阀的尺寸。

（2）可以应用GB/T 24920 “石化工业用钢制压力释放阀”来选择一个压力释放阀，该标准规定了包括进出口尺寸和法兰的配置、结构材料、压力/温度限值、结构长度以及有效流道尺寸代号在内的特定阀门配置。当按该标准规定阀门时，流道尺寸是用一个字母代号表示，系列从最小的“D”到最大的“T”。对每一字母代号的流道规定了其有效面积。

（3）GB/T24920 中所列的有效流道面积和用于初步选择的有效排放系数都是名义值，同一个特定阀门的设计没有直接联系。

（4） 对于大多数压力释放阀的设计，其实际的排放面积或流道面积均大于GB/T24920对该阀门尺寸规定的有效排放面积，其额定排放系数通常小于本标准中采用的有效排放系数。

3 （5）当一个特定的压力释放阀设计被选定时，该阀门的额定排量可以采用其实际流道面积、额定排放系数同本标准提供的公式来确定。尔后用这一额定排量来验证具有满足使用要求的足够排量。

4、安全阀额定排量计算方法。

4.1 气体介质安全阀的额定排量

当通过安全阀的排放达到临界流动状况时：

Wg10KdrAPdrCMZT

式中：Wg——气体额定排量，kg/h；

Kdr——额定排量系数，由制造厂提供；

A ——流道面积，mm2；

Pdr——额定排放压力，MPa（绝压）；

C ——绝热指数k的函数（见表5-6）；

M ——分子量，kg/kmol；

T ——排放温度，K；

Z ——压缩系数。

安全阀在下列条件下达到临界流动：

Pb2Pdrk1kk1

式中：Pb——安全阀出口压力，MPa（绝压）。

气体通过安全阀的流动在多数情况下为临界流动状况。但如果流动处于亚临界流动状况，则应将按上式计算的额定排量乘以亚临界流动下的排量修正系数Kb（见标准）。

4 4.2 蒸汽介质安全阀的额定排量

假设通过安全阀的排放达到临界流动状况。

当压力为0.1MPa至11MPa时：

Wsh5.25KdrAPdrKsh

当压力大于11MPa至22MPa时：

W5.25KAP27.644Pdr1000shdrdr33.242P1061drKsh

式中：Wsh——蒸汽额定排量，kg/h；

Kdr——额定排量系数，由制造厂提供；

A ——流道面积，mm2；

Pdr——额定排放压力，MPa；

Ksh——过热修正系数（过热蒸汽是指过热度大于10℃的蒸汽，对饱和蒸汽，Ksh为1）。

4.3 液体介质安全阀的额定排量

WL5.09KdrAPKr

式中：WL——液体额定排量，kg/h；

Kdr——额定排量系数，由制造厂提供；

A ——流道面积，mm2；

ρ——密度，kg/m3；

ΔP=（Pdr-Pb）——压差，MPa；

Pdr——额定排放压力，MPa；

Pb ——背压力，MPa；

5 Kr——粘度修正系数。

为了确定粘度修正系数，首先按非粘性液体（μ≤0.020Pa·s）计算理论排量：

WtL5.09AP

式中：WtL——非粘性液体的理论排量，kg/h。

然后计算安全阀流道截面处的雷诺数：

ReWtLKdr3.64A

式中：Re——雷诺数；

μ——动力粘度，Pa·s。

然后便可利用下图由雷诺数确定粘度修正系数（见标准）。

雷诺数Re

图5-1 粘度修正系数Kr同雷诺数Re的关系

在上述计算安全阀额定排量的公式中，令额定排量等于被保护设备或系统的必需排放量（即安全泄放量），就可计算出安全阀必需的流道面积A和对应的流道直径d0，然后就可根据制造厂的产品样本选取其流道面积（或流道直径）稍大而又接近计算值的某一公称 6 通径的安全阀。

4.4 选用安全阀所需的数据

如上所述，为了正确地选用安全阀必须充分了解被保护设备或系统的工作条件。在通常情况下，以下数据是选用安全阀所必需的：

工作介质及其状态；

介质的下列物理性质：

——液体介质的密度，粘度；

——气体介质的分子量，绝热指数，压缩系数；

工作压力（设备正常运行压力）；

整定压力及最大允许超过压力；

背压力；

工作温度及排放时介质温度；

每台安全阀的必需排量（或总排量及拟装设安全阀台数）；

其他特殊要求。

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