上海申弘閥門(mén)有限公司
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1石油化工安全閥設(shè)計(jì)選用概述
安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設(shè)備上重要的安全附件。其動(dòng)作可靠性和性能好壞直接關(guān)系到設(shè)備和人身的安全，并與節(jié)能和環(huán)境保護(hù)緊密相關(guān)。在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，由于操作失誤、儀表失靈、機(jī)械故障等原因，致使設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高,就有可能造成設(shè)備、管道的損壞，甚至對(duì)人員造成生命危害。在設(shè)備或管道上設(shè)置安全閥后，當(dāng)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)安全閥自動(dòng)開(kāi)啟，并向系統(tǒng)外排放介質(zhì)，從而防止了設(shè)備或管道內(nèi)的壓力超過(guò)其安全值所導(dǎo)致的生產(chǎn)事故。因此，安全閥廣泛運(yùn)用于石油化工生產(chǎn)裝置中，它對(duì)人員安全和生產(chǎn)的正常運(yùn)行起到重要的保護(hù)作用。
本實(shí)用新型涉及一種用于天然氣集輸裝置安全閥性能參數(shù)調(diào)試的安全閥調(diào)試裝置。安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設(shè)備上重要的安全附件。其動(dòng)作可靠性和性能好壞直接關(guān)系到設(shè)備和人身的安全，并與節(jié)能和環(huán)境保護(hù)緊密相關(guān)。在石油化工裝置的設(shè)計(jì)中,隨著涉及到的中、高壓壓力等級(jí)的設(shè)備與管道的增多,安全閥的使用也相應(yīng)多了起來(lái)。因此，安全閥正確、合理的布置就尤為重要。
隨著我國(guó)石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，天然氣集輸裝置對(duì)安全可靠性的使用要求越來(lái)越高，這就對(duì)集輸裝置中起安全保護(hù)作用的安全閥的性能參數(shù)調(diào)試提出了更高的要求，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的安全閥調(diào)試設(shè)備，由多用氣源裝置、緩壓機(jī)構(gòu)、夾緊裝置組成，有的結(jié)構(gòu)龐大，不利于野外作業(yè)和在線檢測(cè)，有的只能測(cè)試開(kāi)啟壓力和密封試驗(yàn)，不能滿足天然氣用大通徑、高壓力安全閥性能參數(shù)的調(diào)試要求。
2石油化工安全閥設(shè)計(jì)選用分類
安全閥是一種安全保護(hù)用閥，屬于自動(dòng)閥類。按安全閥閥瓣開(kāi)啟高度可分為微啟式安全閥和全啟式安全閥，微啟式安全閥的開(kāi)啟行程高度為:≤0.105d0(小排放喉部口徑),一般用于排量不大的流體管路;全啟式安全閥開(kāi)啟高度為:≤0.25d0(小排放喉部口徑)，排放量大;按閥體構(gòu)造來(lái)分，可分為封閉式和不封閉式兩種。封閉式安全閥即排除的介質(zhì)不外泄，全部沿著出口排泄到地點(diǎn),一般用在有毒和腐蝕性介質(zhì)中。對(duì)于空氣和蒸汽用安全閥，多采用不封閉式安全閥;安全閥按結(jié)構(gòu)形式來(lái)分，可分為下列4種:
本實(shí)用新型是為滿足對(duì)天然氣集輸裝置用安全閥性能參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和調(diào)試的要求，而研制一種新型的安全閥調(diào)試裝置。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的安全閥調(diào)試裝置，由空壓機(jī)、氣源罐、儲(chǔ)氣罐、調(diào)校臺(tái)，控制柜、微機(jī)測(cè)試管理系統(tǒng)、儀表及管路附件構(gòu)成，空壓機(jī)高壓氣源通過(guò)截止閥聯(lián)接至氣源罐，氣源罐儲(chǔ)存高壓氣體并通過(guò)控制截止閥送入儲(chǔ)氣罐，被測(cè)安全閥安裝在與儲(chǔ)氣罐直接相連的調(diào)校臺(tái)上，控制柜集中裝設(shè)壓力測(cè)量?jī)x表和控制管路高密封截止閥，微機(jī)測(cè)試管理系統(tǒng)由安全閥調(diào)校臺(tái)、智能變送器、信息模塊、計(jì)算機(jī)、局域網(wǎng)絡(luò)等組成，智能變送器安裝在儲(chǔ)氣罐出口的安全閥調(diào)校臺(tái)架上，其特征在于a、調(diào)試裝置采用撬裝結(jié)構(gòu)，將氣源罐、儲(chǔ)氣罐、調(diào)校臺(tái)、控制柜、智能變送器、儀表及管路附件在撬裝底座上整合組裝成一體；b、氣源罐、儲(chǔ)氣罐分別采用臥式結(jié)構(gòu)，并設(shè)有安全泄壓保護(hù)閥和壓力表監(jiān)測(cè)，在儲(chǔ)氣罐出口設(shè)置微機(jī)測(cè)試傳感器接點(diǎn)；c、調(diào)校臺(tái)配有至少一套以上的法蘭調(diào)試工裝，安全閥出口法蘭配有消音管件。
本實(shí)用新型還設(shè)置有導(dǎo)閥測(cè)試儲(chǔ)氣罐，采用立式安裝，儲(chǔ)氣罐設(shè)有測(cè)試導(dǎo)閥氣源控制接口。
在氣源罐出口端設(shè)置有閥門(mén)氣密封試驗(yàn)控制儀表和氣源接口，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
①采用撬裝結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新性地把氣源罐、儲(chǔ)氣罐、調(diào)校臺(tái)、控制柜、儀表及管路附件在撬裝底座上組裝成一體，使其結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)輸方便、避免了現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的管路敷設(shè)安裝，安裝時(shí)不受任何條件限制，特別能適應(yīng)野外作業(yè)工作條件，利于油氣集輸系統(tǒng)在線檢測(cè)，解決了目前大通徑、高壓力安全閥性能參數(shù)測(cè)試、校驗(yàn)設(shè)備不配套的技術(shù)難題，為天然氣集輸裝置的安全可靠性能提供了必要保障；
②本裝置不但能滿足高壓力、大通徑安全閥性能參數(shù)的測(cè)試，還根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校安全閥導(dǎo)閥的需要，專門(mén)配有導(dǎo)閥性能參數(shù)測(cè)試功能結(jié)構(gòu)，利于提高現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作性能，為滿足天然氣集輸裝置用其它閥門(mén)類產(chǎn)品進(jìn)行氣密封試驗(yàn)檢測(cè)需要，本裝置還配有專門(mén)檢測(cè)其它閥門(mén)類產(chǎn)品的氣源接口和控制閥門(mén)，具有了一機(jī)多用的特點(diǎn)和作用；
③本安全閥調(diào)試及管理系統(tǒng)與企業(yè)局域網(wǎng)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)安全閥校驗(yàn)管理工作的網(wǎng)絡(luò)化，能對(duì)大批量安全閥的校驗(yàn)情況實(shí)施管理，包括安全閥的檔案、校驗(yàn)及修理情況等。同時(shí)，由于將數(shù)據(jù)庫(kù)存放在服務(wù)器上，測(cè)試數(shù)據(jù)不易損壞和丟失，測(cè)試數(shù)據(jù)人為誤差小，真實(shí)可靠，從實(shí)際使用情況分析，該系統(tǒng)能夠?qū)πｒ?yàn)過(guò)程中的壓力值進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，準(zhǔn)確地測(cè)出整定壓力值、開(kāi)啟壓力值和回座壓力值，打印輸出規(guī)范的檢驗(yàn)報(bào)告，并且還能方便、迅速地對(duì)安全閥的各項(xiàng)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索和查詢，大大提高了安全閥校驗(yàn)過(guò)程的科學(xué)性、可信性以及管理的自動(dòng)化水平。不僅能滿足先導(dǎo)式安全閥導(dǎo)閥單獨(dú)測(cè)試和多種通用閥門(mén)性能試驗(yàn)，而且還具有測(cè)量校驗(yàn)壓力、位移、溫度和時(shí)間等自動(dòng)記錄功能，有利實(shí)施技術(shù)管理和技術(shù)統(tǒng)計(jì)。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用證明，本裝置輸出壓力可調(diào)、升壓速度可控、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)精確，能及時(shí)出具校驗(yàn)報(bào)告及進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，性能安全可靠，自動(dòng)化程度高。能準(zhǔn)確測(cè)試PN≤16.0MPa、DN25～200mm規(guī)格安全閥的整定壓力、排放壓力和回座壓力，精度等級(jí)高，測(cè)試范圍寬，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到GB12242-1989、GB150-1998、《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。滿足國(guó)家油氣集輸建設(shè)工程的需要，可廣泛用于石油天然氣采輸作業(yè)區(qū)、集輸場(chǎng)站、化工冶金行業(yè)和各級(jí)安全閥校驗(yàn)站，市場(chǎng)潛力大，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2.1重垂式。以重垂為荷載,直接加在閥瓣上。目前已逐漸淘汰。
2.2杠桿重垂式。通過(guò)杠桿使重垂的載荷作用在閥瓣上。一般適用于泄壓為0.6MPa、溫度在250℃以下的蒸汽或空氣。由于杠桿式安全閥體積龐大往往限制了選用范圍。
2.3彈簧式。彈簧式安全閥主要依靠作用在閥瓣上的彈簧力控制閥的啟閉，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕和啟閉動(dòng)作可靠的優(yōu)點(diǎn)。工藝設(shè)備、管道上的安全閥一般采用彈簧式，閥體小、靈敏度好,適用于各種氣、液體的泄壓。彈簧式安全閥中又有封閉和不封閉的，一般易燃、易爆或有毒的介質(zhì)應(yīng)選用封閉式，蒸汽或惰性氣體等可以選用不封閉式，在彈簧式安全閥中還有帶扳手和不帶扳手的。扳手的作用主要是檢查閥瓣的靈活程度，有時(shí)也可以用作手動(dòng)緊急泄壓用。
2.4先導(dǎo)式(脈沖式)。利用導(dǎo)閥與主閥連在一起，通過(guò)導(dǎo)閥的脈沖作用驅(qū)動(dòng)主閥動(dòng)作。適用于大口徑、大排量及高壓系統(tǒng)。先導(dǎo)式安全閥與導(dǎo)閥采用無(wú)縫管接通，由先導(dǎo)閥來(lái)感測(cè)被控壓力信號(hào)并控制主閥的啟閉。其動(dòng)作過(guò)程是：當(dāng)安全閥的閥前壓力低于整定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥整定彈簧將閥芯推向閥座密封面，氣體介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)閥進(jìn)口進(jìn)入主閥閥芯上腔，使閥芯下移貼緊閥座，導(dǎo)閥和主閥都處于無(wú)泄漏的關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)閥前壓力達(dá)到或高于整定壓力時(shí)，介質(zhì)壓力克服整定壓力，彈簧將導(dǎo)閥閥芯推向上移，導(dǎo)閥受力面積由閥芯面積轉(zhuǎn)化為活塞受力面積，受力面積增加上升力增大，導(dǎo)閥開(kāi)啟。主閥閥套上腔內(nèi)的氣體從導(dǎo)閥出口排出，主閥打開(kāi)，介質(zhì)迅速排放，活塞行程到大位置。當(dāng)介質(zhì)壓力排放到一定壓力時(shí)，通過(guò)活塞阻尼孔的介質(zhì)壓力使活塞上下兩端產(chǎn)生面積壓差平衡，啟閉壓差由活塞上下兩端面積壓差平衡實(shí)現(xiàn)，當(dāng)閥前壓力降回到工作壓力以下時(shí)，在較小彈簧力作用下，閥芯下移實(shí)現(xiàn)其密封。導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥也就隨之而關(guān)閉。
3石油化工安全閥設(shè)計(jì)選用安全閥的安裝設(shè)置
在石油化工裝置的設(shè)計(jì)中,隨著涉及到的中、高壓壓力等級(jí)的設(shè)備與管道的增多,安全閥的使用也相應(yīng)多了起來(lái)。因此，安全閥正確、合理的布置就尤為重要。
3.1設(shè)備或管道上的安全閥一般應(yīng)垂直安裝,并盡量靠近被保護(hù)的設(shè)備或管道。但對(duì)設(shè)置的液體管道、換熱器或容器等處的安全閥,當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉后,可能由于熱膨脹而使壓力升高的場(chǎng)所,可水平安裝。
3.2安全閥一般應(yīng)安裝在易于檢修和調(diào)節(jié)之處,周?chē)凶銐虻墓ぷ骺臻g。如:立式容器的安全閥,DN80以下者,可安裝在平臺(tái)內(nèi)靠外側(cè);DN100以上者安裝在平臺(tái)外靠平臺(tái)處,借助平臺(tái)可以對(duì)閥門(mén)進(jìn)行維修和檢修。且不應(yīng)安裝在長(zhǎng)的水平管道的死端,以免積聚固體物或液體。
3.3管道上安裝的安全閥,應(yīng)位于壓力比較穩(wěn)定,距波動(dòng)源有一定距離的地方,見(jiàn)圖1及表1。
3.4安全閥向大氣排放時(shí),對(duì)于一般無(wú)害介質(zhì)(如空氣等)排放管口要高出以排放口為中心的715m半徑范圍內(nèi)的操作平臺(tái)、設(shè)備或地面2.5m以上。而對(duì)有腐蝕性、易燃或有毒的介質(zhì)，排放口要高出15m半徑范圍內(nèi)的操作平臺(tái)、設(shè)備或地面3m以上。
3.5安全閥出口接往泄壓總管時(shí)，要由上部順著流向以45°角插入總管，以免總管內(nèi)的凝液倒入支管，并可減少安全閥的背壓。當(dāng)安全閥定壓大于710MPa時(shí)，必須采用45°插入，如圖2中圖a所示。
3.6濕氣體泄壓系統(tǒng)排放管內(nèi)不應(yīng)有袋形積液處,安全閥的安裝高度應(yīng)高于泄壓系統(tǒng)。若安全閥出口低于泄壓總管或排出管需要抬高接入總管時(shí),應(yīng)在低處易于接近的地方設(shè)液體儲(chǔ)罐和液位計(jì)或手動(dòng)放液閥,并定期排放至密閉系統(tǒng)以免袋形管段積液。另外在寒冷地區(qū)，袋形管段需要蒸汽伴熱防凍。蒸汽伴熱管也可使袋形管內(nèi)的冷凝液氣化，避免積液。但即使采用伴熱管,手動(dòng)放液閥仍是必須的。
3.7安全閥出口管的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮背壓不超過(guò)安全閥定壓的一定值。對(duì)于彈簧式安全閥,普通型其背壓一般不宜超過(guò)閥定壓的10%，波紋管型(平衡型)其背壓一般不宜超過(guò)安全閥壓的30%;對(duì)于先導(dǎo)式安全閥，其背壓不超過(guò)安全閥定壓的60%。具體數(shù)值應(yīng)查閱制造廠樣本，經(jīng)工藝計(jì)算決定。
3.8由于氣體或蒸汽由安全閥出口排入大氣時(shí)，在出口管中心線上產(chǎn)生于流向相反的作用力,稱為安全閥的反作用力。在進(jìn)行安全閥出口管道設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮此作用力的影響。如:安全閥出口管應(yīng)設(shè)固定支架;當(dāng)安全閥入口管段較長(zhǎng)時(shí),壓力容器壁應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)。
4石油化工安全閥設(shè)計(jì)選用結(jié)語(yǔ)
安全閥設(shè)置的正確與否對(duì)整個(gè)裝置系統(tǒng)的安全生產(chǎn)起著舉足輕重的作用,安全閥的設(shè)計(jì)和選型對(duì)于壓力容器和壓力管道的設(shè)計(jì)和使用也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié),因此應(yīng)引起設(shè)計(jì)工作者的高度重視,否則安全生產(chǎn)就成為一句空話。
