上海申弘閥門(mén)有限公司
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石油化工離不開(kāi)安全閥 化工離不開(kāi)安全閥 石油離不開(kāi)安全閥 石油化工安全閥 安全閥選擇
之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹石油化工離不開(kāi)安全閥石油化工屬高危產(chǎn)品，因壓力容器或是鍋爐又或是管道等設(shè)備出現(xiàn)火災(zāi)或是操作故障易引發(fā)爆炸，因此在石油化工的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中通常會(huì)安裝相應(yīng)的壓力安全泄放裝置，以使系統(tǒng)在超壓的環(huán)境下能夠及時(shí)泄壓，降低事故產(chǎn)生的可能性，安全閥則是這么一種保證石油化工生產(chǎn)安全的泄壓裝置。文章闡述了安全閥的設(shè)置原則，介紹了安全閥的種類，分析了安全閥的選用及其在石油化工及管道上的安裝。
【石油化工離不開(kāi)安全閥關(guān)鍵字】 0.引言
上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥現(xiàn)在石油化工行業(yè)當(dāng)中使用得比較多的安全泄放裝置是安全閥和爆破片。但爆破片只能當(dāng)一次性用品來(lái)用，一旦有事故發(fā)生而其為使系統(tǒng)能夠及時(shí)泄壓而產(chǎn)生爆破之后就必須得進(jìn)行更換；而安全閥可重復(fù)使用，因此在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中使用得比較多的還是安全閥。安全閥是一種自動(dòng)泄壓閥門(mén)[1]，其可在不借助任何外力前提下利用其本身的應(yīng)力來(lái)將過(guò)多的流體從系統(tǒng)中排放，以達(dá)到及時(shí)泄壓的效果。當(dāng)系統(tǒng)壓力恢復(fù)正常以后，安全閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉以避免流體過(guò)分流出。現(xiàn)其廣泛應(yīng)用于航天、石化、能源、醫(yī)藥及冶金等眾多行業(yè)的裝置及設(shè)備當(dāng)中[2]。
在流體管道系統(tǒng)中閥門(mén)是控制元件，其主要作用是隔離設(shè)備和管道系統(tǒng)、調(diào)節(jié)流量、防止回流、調(diào)節(jié)和排泄壓力。由于管道系統(tǒng)選擇的顯得非常重要，所以，了解閥門(mén)的特性及選擇閥門(mén)的步驟和依據(jù)也變得至關(guān)重要起來(lái)。閥門(mén)承壓件材質(zhì)鑄銅、鑄鐵、球墨鑄鐵、高硅鑄鐵、鑄鋼、鍛鋼、高（低）合金鋼、不銹耐酸鋼、哈氏合金、因科鎳爾、蒙乃爾合金、雙相不銹鋼、鈦合金等。并且能夠生產(chǎn)各種電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)裝置。面對(duì)如此眾多的閥門(mén)品種和復(fù)雜的各種工況，要選擇管道系統(tǒng)安裝的閥門(mén)產(chǎn)品，首先應(yīng)了解閥門(mén)的特性；其次應(yīng)掌握選擇閥門(mén)的步驟和依據(jù)；再者應(yīng)遵循選擇閥門(mén)的原則。
閥門(mén)先導(dǎo)式安全閥是一種安全保護(hù)用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高，超過(guò)規(guī)定值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，通過(guò)向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來(lái)防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過(guò)規(guī)定數(shù)值。
安全閥屬于自動(dòng)閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過(guò)規(guī)定值，對(duì)人身安全和設(shè)備運(yùn)行起重要保護(hù)作用。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：≤0.05d0(zui小排放喉部口徑)；全啟式安全閥開(kāi)啟高度為≤0.25d0(zui小排放喉部口徑)。
先導(dǎo)式安全閥按結(jié)構(gòu)形式來(lái)分，要分為垂錘式、杠桿式、彈簧式和先導(dǎo)式(脈沖式)；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。對(duì)于安全閥產(chǎn)品的選用，應(yīng)按實(shí)際密封壓力來(lái)確定。對(duì)于彈簧式安全閥，在一種公稱壓力(PN)范圍內(nèi)，具有幾種工作壓力級(jí)的彈簧，訂貨時(shí)除注明安全閥型號(hào)、名稱、介質(zhì)和溫度外，尚應(yīng)注明閥體密封壓力，否則按zui大密封壓力供貨。
石化閥門(mén)是石油化工生產(chǎn)裝置中的zui多的設(shè)備，石化生產(chǎn)中各類氣體和液體介質(zhì)都要通過(guò)各種閥門(mén)，按照生產(chǎn)過(guò)程需要被阻斷或輸送到各種容器和過(guò)程設(shè)備中去。石化生產(chǎn)常用的閥門(mén)分為通用閥門(mén)和閥門(mén)，石化通用閥門(mén)包括閘閥、截止閥、V型球閥、止回閥、蝶閥、減壓閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥等；石化閥門(mén)包括催化裂化裝置中的滑閥和高溫蝶閥、延遲焦化裝置中的四通切換閥和堵焦閥、乙烯裂解裝置中的高溫裂解平板閘閥和低溫閥、聚乙烯和聚丙烯裝置中的固體閥門(mén)、合成氨裝置中的高溫高壓角式截止閥和節(jié)流閥等。
在閥門(mén)材料選擇和制造工藝上，首先要滿足使用的要求，提高閥門(mén)的安全性和可靠性，同時(shí)要注意做到經(jīng)濟(jì)。近年出現(xiàn)了許多新型高性能材料，如各種耐強(qiáng)腐蝕的鈦和鋯金屬材料、納米材料、有機(jī)合成和高分子材料、工業(yè)陶瓷等無(wú)機(jī)非金屬材料及各種復(fù)合材料等，同時(shí)出現(xiàn)許多鑄造、焊接、噴焊、噴涂、復(fù)合、燒結(jié)等成型和表面處理的新工藝和新技術(shù)裝備，正在應(yīng)用到閥門(mén)生產(chǎn)中去。
1.安全閥的設(shè)置原則
一般來(lái)說(shuō)，以下容器必須安裝安全閥：
*，獨(dú)立的壓力系統(tǒng)，此系統(tǒng)屬全氣相或是全液相或是氣相相通的系統(tǒng)；
第二，容器上未安裝安全閥的壓力物料來(lái)源處；
第三，所設(shè)計(jì)的壓力比壓力來(lái)源處更小的容器或管道上；
第四，往復(fù)式壓縮機(jī)的出口處或是螺桿泵、具齒輪泵的出口管道上；
第五，鼓風(fēng)機(jī)或是離心式壓縮機(jī)等出口連接的地方若其設(shè)備承*其zui高壓力，那么其出口管道應(yīng)安裝安全閥；
第六，因不凝氣而產(chǎn)生超壓現(xiàn)象的容器上；
第七，若加熱爐的出口管道上已安裝切斷閥或是控制閥，那么必須在其上游安裝安全閥；
第八，出現(xiàn)工藝事故、自控事故、電力事故、火災(zāi)事故或是公用工程事故時(shí)所用到的超壓部位處也應(yīng)安裝安全閥；第九，由于兩端閥門(mén)關(guān)閉而容易使液體產(chǎn)生熱膨脹的位置；
第十，凝氣透平機(jī)的蒸汽出口管道上；
第十一，對(duì)于可能會(huì)出現(xiàn)上回閥泄漏的泵出口，要在其入口管道上安裝安全閥以使泄漏事故產(chǎn)生的可能性降低。
2.安全閥的種類
安全閥按其閥體結(jié)構(gòu)來(lái)分有封閉式及不封閉式[3]，封閉式的安全閥是指不對(duì)容器內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行外泄而是將其沿著已設(shè)置好的出口將介質(zhì)排泄至點(diǎn)，其多用于排泄有毒或是腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)；若排泄的介質(zhì)為空氣或是蒸汽則多采用不封閉式的安全閥。按我國(guó)現(xiàn)行的《安全閥一般要求》GB/T12241-2005來(lái)分類，其可分為直接載荷式、帶動(dòng)力輔助裝置式、帶補(bǔ)充載荷式及先導(dǎo)式[4]。按閥瓣的開(kāi)啟程度分類其包括全啟式及微啟式[5]，全啟式是指開(kāi)啟的高度要不小于噴嘴面積的1/4，微啟式是指其開(kāi)啟高度處于噴嘴面積的1/4到1/40之間。另外還有按結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行分類的，其主要包括封閉式及不封閉式、帶扳手及不帶扳手、帶散熱片及不帶散熱片、有波紋管及無(wú)波紋管等。但是現(xiàn)在采用的比較多的是按安全閥的結(jié)構(gòu)形式來(lái)進(jìn)行分類，且其大致可被分為以下四大類：重垂式、杠桿重垂式、彈簧式及先導(dǎo)式[6]。
2.1重垂式
重垂式即將重垂作為荷載而直接作用在閥瓣上，現(xiàn)其使用率很低。
2.2杠桿重垂式
杠桿重垂式則是利用杠桿將重垂作為花卉而作用在閥瓣上，其比較適用于蒸汽或是空氣的排泄，且其要保證泄壓為0.6Mpa，介質(zhì)溫度不能超過(guò)250℃。但是杠桿重垂式安全閥其體積較大使得其適用范圍大大縮小了。
2.3彈簧式
彈簧式主要是利用作用于閥瓣上的彈簧力來(lái)達(dá)到對(duì)閥的啟動(dòng)進(jìn)行控制的目的，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕且其具啟閉的動(dòng)作具有高可靠性，因此其廣泛應(yīng)用于工藝設(shè)備及管道上。一般來(lái)說(shuō)，用于工藝設(shè)備或是管道上的彈簧式安全閥其體積小、靈敏度高，不僅適用于氣體的泄壓，而且同樣也適用于液體的泄壓。而彈簧式又分封閉式和不封閉式的，其中封閉式的多用于有毒或是腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)生產(chǎn)當(dāng)中。而不封閉式的則多用于所需排泄的介質(zhì)為空氣或是蒸汽的排泄。另外，彈簧式安全閥還分為帶扳手及不帶扳手的。扳手主要是用來(lái)對(duì)閥瓣的靈活度進(jìn)行控制，有時(shí)也可當(dāng)手動(dòng)緊急泄壓裝置使用。
2.4先導(dǎo)式
先導(dǎo)式又稱為脈沖式，其主要是將導(dǎo)閥與主閥相連，然后利用導(dǎo)閥的脈沖作用而使得主閥能夠工作。其比較適合在口徑大、排量大及壓力高的系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用。先導(dǎo)式的安全閥與導(dǎo)閥的連接是采用無(wú)縫管接通的，在具體運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中其主要是利用先導(dǎo)閥來(lái)對(duì)被控制的壓力信號(hào)進(jìn)行感測(cè)，通過(guò)感應(yīng)到的壓力值然后再對(duì)主閥的啟閉進(jìn)行控制。的安全閥其排放壓力應(yīng)有具體規(guī)定，使安全閥在規(guī)定的排放壓力下能夠達(dá)到相應(yīng)的開(kāi)啟高度；再次，要保證所選擇安全閥的強(qiáng)度、密封性、安全性及可靠性；zui后要注意安全閥的允許偏差值或是極限值要與實(shí)際系統(tǒng)要求相符。
4.安全閥的安裝
石油化工生產(chǎn)當(dāng)中所用到的裝置特別多，而且其不同設(shè)備的壓力等級(jí)也不同，管道也越來(lái)越多，使得安全閥的應(yīng)用也不斷增加。所以，安全閥布置與安裝的正確性及合理性顯得尤其重要。一般來(lái)說(shuō)，安全閥的安裝主要遵循以下原則：
*，安裝于石油化工設(shè)備或是管道上的安全閥一般采用垂直式安裝法，且其與被保護(hù)的設(shè)備或是管道的距離應(yīng)盡量縮小。但若遇到液體管道或是換熱器等則可進(jìn)行水平安裝，因其在關(guān)閉閥門(mén)以后液體可能會(huì)出現(xiàn)熱膨脹而使得壓力上升。這樣一來(lái)系統(tǒng)的安全性就會(huì)更高，即使在液體出現(xiàn)熱膨脹時(shí)也很少會(huì)產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象。 第二，在對(duì)安全閥安裝的位置進(jìn)行選擇時(shí)一定要注意周圍環(huán)境，要保證其空間足夠而方便后期的檢修及調(diào)節(jié)。比如說(shuō)DN80以下的安裝于立式容器上的安全閥，其呆選擇平臺(tái)內(nèi)靠外側(cè)的地主進(jìn)行安裝；若超過(guò)DN100則可選擇在平臺(tái)外靠近平臺(tái)的地方進(jìn)行安全，這樣在后期的檢修及調(diào)節(jié)時(shí)還可借助平臺(tái)來(lái)進(jìn)行。另外要注意不要選擇將安全閥安裝在長(zhǎng)度較長(zhǎng)的水平管道的死角處，以防止固體物或是液體的 囤積[7] 。與以往的安裝相比，在后期的維修或是調(diào)節(jié)時(shí)，相關(guān)人員的操作就會(huì)更簡(jiǎn)單，減少了維修人員的工作困難。
第三，安裝于管道上的安全閥應(yīng)選擇壓力相對(duì)穩(wěn)定、與波動(dòng)源有一定距離的地方進(jìn)行安裝，具體可見(jiàn)圖1。在波動(dòng)源的長(zhǎng)期作用下，安全閥可能會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)安全性受到影響，而此種安裝方法則有效避免了這種情況，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖1 安全閥安裝于管道的位置示意圖 第四，用于排泄無(wú)害介質(zhì)的安全閥其排放管口要與地面保持2.5m以上的距離。而若用于排泄腐蝕性較強(qiáng)或是有毒介質(zhì)的安全閥，其排放口要與地面保持3m以上的距離。此方法主要是減少了對(duì)環(huán)境的影響，尤其是有毒介質(zhì)對(duì)于環(huán)境及人體的危害。
第五，在與泄壓總管相連接的安全閥出口，其上端要順著注射與總管保持45o角，以防止總管內(nèi)的液體倒灌，同時(shí)也可使安全閥的背壓減少。若安全閥的定壓超過(guò)710MPa時(shí)，其插入總管的角度就必須保持45o，具體可見(jiàn)圖2。與以往直式的連接方法相比，此方法有效避免了液體的倒灌而加強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。
圖2 安全閥出口與泄壓總管的角度示意圖
第六，若系統(tǒng)為濕氣體泄壓系統(tǒng)，則要保證其排放管內(nèi)無(wú)袋形積液，安裝安全閥時(shí)其高度也要比泄壓系統(tǒng)更高，以防止出現(xiàn)積液現(xiàn)象。
第七，安全閥出口管的背壓不得超過(guò)安全閥定壓的一定值。普通型彈簧式安全閥的背壓小于整定壓力的10%；平衡波紋管式的安全閥其背壓處整定壓力的10%到30%之間；先導(dǎo)式的安全閥其背壓處整定壓力的30%到60%之間。 第八，設(shè)計(jì)安全閥的出口管道時(shí)要注意安全閥反作用力的影響。
5.結(jié)語(yǔ)
石油化工行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐行業(yè)，其是否能安全、穩(wěn)定的運(yùn)行直接影響著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及社會(huì)發(fā)展。安全閥是保證石油化工裝置能夠及時(shí)泄壓的重要裝置，其關(guān)系整個(gè)石油化工裝置的安全運(yùn)行，同時(shí)在整個(gè)石油化工生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中有著不可替代的作用。因此相關(guān)工作人員在一定要倍加注意，尤其是設(shè)計(jì)人員，在進(jìn)行安全閥的選用及設(shè)計(jì)安裝時(shí)一定要對(duì)工廠的具體情況進(jìn)行詳細(xì)的了解，同時(shí)還要結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來(lái)正確選擇適用于各企業(yè)的安全閥，以保證企業(yè)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
【考文獻(xiàn)】
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