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1石油化工安全閥設計選用概述
安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設備上重要的安全附件。其動作可靠性和性能好壞直接關系到設備和人身的安全，并與節(jié)能和環(huán)境保護緊密相關。在石油化工企業(yè)的生產過程中，由于操作失誤、儀表失靈、機械故障等原因，致使設備或管道內的介質壓力升高,就有可能造成設備、管道的損壞，甚至對人員造成生命危害。在設備或管道上設置安全閥后，當壓力超過規(guī)定值時安全閥自動開啟，并向系統(tǒng)外排放介質，從而防止了設備或管道內的壓力超過其安全值所導致的生產事故。因此，安全閥廣泛運用于石油化工生產裝置中，它對人員安全和生產的正常運行起到重要的保護作用。
本實用新型涉及一種用于天然氣集輸裝置安全閥性能參數(shù)調試的安全閥調試裝置。安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設備上重要的安全附件。其動作可靠性和性能好壞直接關系到設備和人身的安全，并與節(jié)能和環(huán)境保護緊密相關。在石油化工裝置的設計中,隨著涉及到的中、高壓壓力等級的設備與管道的增多,安全閥的使用也相應多了起來。因此，安全閥正確、合理的布置就尤為重要。
隨著我國石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，天然氣集輸裝置對安全可靠性的使用要求越來越高，這就對集輸裝置中起安全保護作用的安全閥的性能參數(shù)調試提出了更高的要求，國內現(xiàn)有的安全閥調試設備，由多用氣源裝置、緩壓機構、夾緊裝置組成，有的結構龐大，不利于野外作業(yè)和在線檢測，有的只能測試開啟壓力和密封試驗，不能滿足天然氣用大通徑、高壓力安全閥性能參數(shù)的調試要求。
2石油化工安全閥設計選用分類
安全閥是一種安全保護用閥，屬于自動閥類。按安全閥閥瓣開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;全啟式安全閥開啟高度為:≤0.25d0(小排放喉部口徑)，排放量大;按閥體構造來分，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不外泄，全部沿著出口排泄到地點,一般用在有毒和腐蝕性介質中。對于空氣和蒸汽用安全閥，多采用不封閉式安全閥;安全閥按結構形式來分，可分為下列4種:
本實用新型是為滿足對天然氣集輸裝置用安全閥性能參數(shù)進行現(xiàn)場檢測和調試的要求，而研制一種新型的安全閥調試裝置。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的安全閥調試裝置，由空壓機、氣源罐、儲氣罐、調校臺，控制柜、微機測試管理系統(tǒng)、儀表及管路附件構成，空壓機高壓氣源通過截止閥聯(lián)接至氣源罐，氣源罐儲存高壓氣體并通過控制截止閥送入儲氣罐，被測安全閥安裝在與儲氣罐直接相連的調校臺上，控制柜集中裝設壓力測量儀表和控制管路高密封截止閥，微機測試管理系統(tǒng)由安全閥調校臺、智能變送器、信息模塊、計算機、局域網絡等組成，智能變送器安裝在儲氣罐出口的安全閥調校臺架上，其特征在于a、調試裝置采用撬裝結構，將氣源罐、儲氣罐、調校臺、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、儲氣罐分別采用臥式結構，并設有安全泄壓保護閥和壓力表監(jiān)測，在儲氣罐出口設置微機測試傳感器接點；c、調校臺配有至少一套以上的法蘭調試工裝，安全閥出口法蘭配有消音管件。
本實用新型還設置有導閥測試儲氣罐，采用立式安裝，儲氣罐設有測試導閥氣源控制接口。
在氣源罐出口端設置有閥門氣密封試驗控制儀表和氣源接口，本實用新型具有以下優(yōu)點
①采用撬裝結構，創(chuàng)新性地把氣源罐、儲氣罐、調校臺、控制柜、儀表及管路附件在撬裝底座上組裝成一體，使其結構緊湊、運輸方便、避免了現(xiàn)場復雜的管路敷設安裝，安裝時不受任何條件限制，特別能適應野外作業(yè)工作條件，利于油氣集輸系統(tǒng)在線檢測，解決了目前大通徑、高壓力安全閥性能參數(shù)測試、校驗設備不配套的技術難題，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)的測試，還根據(jù)現(xiàn)場調校安全閥導閥的需要，專門配有導閥性能參數(shù)測試功能結構，利于提高現(xiàn)場測試工作性能，為滿足天然氣集輸裝置用其它閥門類產品進行氣密封試驗檢測需要，本裝置還配有專門檢測其它閥門類產品的氣源接口和控制閥門，具有了一機多用的特點和作用；
③本安全閥調試及管理系統(tǒng)與企業(yè)局域網結合，可實現(xiàn)安全閥校驗管理工作的網絡化，能對大批量安全閥的校驗情況實施管理，包括安全閥的檔案、校驗及修理情況等。同時，由于將數(shù)據(jù)庫存放在服務器上，測試數(shù)據(jù)不易損壞和丟失，測試數(shù)據(jù)人為誤差小，真實可靠，從實際使用情況分析，該系統(tǒng)能夠對校驗過程中的壓力值進行實時采集，準確地測出整定壓力值、開啟壓力值和回座壓力值，打印輸出規(guī)范的檢驗報告，并且還能方便、迅速地對安全閥的各項信息和數(shù)據(jù)進行檢索和查詢，大大提高了安全閥校驗過程的科學性、可信性以及管理的自動化水平。不僅能滿足先導式安全閥導閥單獨測試和多種通用閥門性能試驗，而且還具有測量校驗壓力、位移、溫度和時間等自動記錄功能，有利實施技術管理和技術統(tǒng)計。
經現(xiàn)場使用證明，本裝置輸出壓力可調、升壓速度可控、操作簡單、運行檢測數(shù)據(jù)精確，能及時出具校驗報告及進行數(shù)據(jù)管理，性能安全可靠，自動化程度高。能準確測試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，精度等級高，測試范圍寬，各項技術性能指標達到GB12242-1989、GB150-1998、《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》標準的規(guī)定。滿足國家油氣集輸建設工程的需要，可廣泛用于石油天然氣采輸作業(yè)區(qū)、集輸場站、化工冶金行業(yè)和各級安全閥校驗站，市場潛力大，具有顯著的經濟效益和社會效益。
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，具有結構緊湊、體積小、重量輕和啟閉動作可靠的優(yōu)點。工藝設備、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、易爆或有毒的介質應選用封閉式，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，有時也可以用作手動緊急泄壓用。
2.4先導式(脈沖式)。利用導閥與主閥連在一起，通過導閥的脈沖作用驅動主閥動作。適用于大口徑、大排量及高壓系統(tǒng)。先導式安全閥與導閥采用無縫管接通，由先導閥來感測被控壓力信號并控制主閥的啟閉。其動作過程是：當安全閥的閥前壓力低于整定壓力時，先導閥整定彈簧將閥芯推向閥座密封面，氣體介質經導閥進口進入主閥閥芯上腔，使閥芯下移貼緊閥座，導閥和主閥都處于無泄漏的關閉狀態(tài)；當閥前壓力達到或高于整定壓力時，介質壓力克服整定壓力，彈簧將導閥閥芯推向上移，導閥受力面積由閥芯面積轉化為活塞受力面積，受力面積增加上升力增大，導閥開啟。主閥閥套上腔內的氣體從導閥出口排出，主閥打開，介質迅速排放，活塞行程到大位置。當介質壓力排放到一定壓力時，通過活塞阻尼孔的介質壓力使活塞上下兩端產生面積壓差平衡，啟閉壓差由活塞上下兩端面積壓差平衡實現(xiàn)，當閥前壓力降回到工作壓力以下時，在較小彈簧力作用下，閥芯下移實現(xiàn)其密封。導閥關閉，主閥也就隨之而關閉。
3石油化工安全閥設計選用安全閥的安裝設置
在石油化工裝置的設計中,隨著涉及到的中、高壓壓力等級的設備與管道的增多,安全閥的使用也相應多了起來。因此，安全閥正確、合理的布置就尤為重要。
3.1設備或管道上的安全閥一般應垂直安裝,并盡量靠近被保護的設備或管道。但對設置的液體管道、換熱器或容器等處的安全閥,當閥門關閉后,可能由于熱膨脹而使壓力升高的場所,可水平安裝。
3.2安全閥一般應安裝在易于檢修和調節(jié)之處,周圍要有足夠的工作空間。如:立式容器的安全閥,DN80以下者,可安裝在平臺內靠外側;DN100以上者安裝在平臺外靠平臺處,借助平臺可以對閥門進行維修和檢修。且不應安裝在長的水平管道的死端,以免積聚固體物或液體。
3.3管道上安裝的安全閥,應位于壓力比較穩(wěn)定,距波動源有一定距離的地方,見圖1及表1。
3.4安全閥向大氣排放時,對于一般無害介質(如空氣等)排放管口要高出以排放口為中心的715m半徑范圍內的操作平臺、設備或地面2.5m以上。而對有腐蝕性、易燃或有毒的介質，排放口要高出15m半徑范圍內的操作平臺、設備或地面3m以上。
3.5安全閥出口接往泄壓總管時，要由上部順著流向以45°角插入總管，以免總管內的凝液倒入支管，并可減少安全閥的背壓。當安全閥定壓大于710MPa時，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)排放管內不應有袋形積液處,安全閥的安裝高度應高于泄壓系統(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,應在低處易于接近的地方設液體儲罐和液位計或手動放液閥,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的冷凝液氣化，避免積液。但即使采用伴熱管,手動放液閥仍是必須的。
3.7安全閥出口管的設計應考慮背壓不超過安全閥定壓的一定值。對于彈簧式安全閥,普通型其背壓一般不宜超過閥定壓的10%，波紋管型(平衡型)其背壓一般不宜超過安全閥壓的30%;對于先導式安全閥，其背壓不超過安全閥定壓的60%。具體數(shù)值應查閱制造廠樣本，經工藝計算決定。
3.8由于氣體或蒸汽由安全閥出口排入大氣時，在出口管中心線上產生于流向相反的作用力,稱為安全閥的反作用力。在進行安全閥出口管道設計時,應考慮此作用力的影響。如:安全閥出口管應設固定支架;當安全閥入口管段較長時,壓力容器壁應補強。
4石油化工安全閥設計選用結語
安全閥設置的正確與否對整個裝置系統(tǒng)的安全生產起著舉足輕重的作用,安全閥的設計和選型對于壓力容器和壓力管道的設計和使用也是至關重要的環(huán)節(jié),因此應引起設計工作者的高度重視,否則安全生產就成為一句空話。
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