適當(dāng)防止超壓

了解不同泄壓裝置的正確使用方法。

由阿明Almasi酒店，旋轉(zhuǎn)設(shè)備顧問(wèn)

許多過(guò)程都需要設(shè)備來(lái)控制或限制由于不安，儀器或設(shè)備故障或起火而可能形成的壓力。卸壓閥（PRV）最通常提供這種過(guò)壓保護(hù)，但是在許多應(yīng)用中，防回流閥（例如止回閥等）和防爆片也起著有用的作用。此外，特殊類型的安全閥（通常稱為真空安全閥）可防止過(guò)大的真空。當(dāng)壓力（或真空）超過(guò)指定的設(shè)計(jì)值時(shí)，此類設(shè)備就會(huì)啟動(dòng)。

常規(guī)的PRV是一種自致動(dòng)的彈簧加載閥，該閥在指定壓力下打開(kāi)以允許加壓流體流出。（某些小型閥通常處理熱釋放閥的應(yīng)用。）彈簧式PRV的基本元件包括連接到要保護(hù)的容器或系統(tǒng)的入口噴嘴，調(diào)節(jié)通過(guò)噴嘴流量的可移動(dòng)盤以及控制閥的彈簧。磁盤的位置。

在正常的系統(tǒng)運(yùn)行條件下，入口處的壓力低于設(shè)定壓力-因此，閥板位于噴嘴上，從而阻止了流體通過(guò)噴嘴。

但是，當(dāng)超過(guò)設(shè)定壓力時(shí)，溢流閥打開(kāi)，成為流動(dòng)的“最小阻力路徑”。一部分流體從PRV排出，通常通過(guò)稱為火炬總管或泄壓總管的管道系統(tǒng)到達(dá)中央升高的煤氣火炬（或類似氣體）進(jìn)行燃燒。流體的損失降低了所保護(hù)機(jī)器或系統(tǒng)內(nèi)部的壓力。當(dāng)壓力下降足夠時(shí)，PRV將關(guān)閉。閥復(fù)位之前必須下降的壓力稱為泄壓，通常表示為設(shè)定壓力的百分比。大概在3％到20％之間；一些閥門的排污口可調(diào)。

泄壓閥

圖1.打開(kāi)時(shí)，此閥將流體排放到大氣中。

在出口連接到管道的系統(tǒng)中，PRV的開(kāi)口將促使下游管道中積聚壓力。連接到出口管道系統(tǒng)的其他PRV可能會(huì)打開(kāi)，并且

排氣管系統(tǒng)可能會(huì)增加。這可能會(huì)導(dǎo)致意外操作。因此，此類系統(tǒng)經(jīng)常需要替代解決方案。它們通常需要“差動(dòng)”安全閥-在這些安全閥中，壓力作用的面積比閥的開(kāi)啟面積小得多。

閥門關(guān)閉之前，壓力必須大大降低。閥門的出口壓力也很容易使閥門保持打開(kāi)狀態(tài)。

在某些情況下，旁通閥可以保護(hù)泵或氣體壓縮機(jī)以及任何相關(guān)設(shè)備免受過(guò)大的壓力。它通過(guò)返回來(lái)充當(dāng)安全閥

泵或壓縮機(jī)排出的全部或部分流體返回存儲(chǔ)容器或機(jī)器的入口。旁通閥和旁通路徑可以是內(nèi)部的（作為泵或壓縮機(jī)的組成部分），也可以是外部的（作為組件安裝在流體路徑中）。

常規(guī)彈簧式攤鋪機(jī)

該設(shè)備的操作基于力平衡。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到PRV的設(shè)定壓力時(shí)，彈簧負(fù)載預(yù)設(shè)為等于入口流體施加在封閉盤上的力。當(dāng)入口壓力低于設(shè)定壓力（正常操作時(shí)應(yīng)如此）時(shí)，圓盤會(huì)在關(guān)閉位置停留在噴嘴上。當(dāng)系統(tǒng)壓力接近閥的設(shè)定壓力時(shí)，閥瓣和噴嘴之間的座壓力接近零。

當(dāng)入口壓力超過(guò)設(shè)定壓力時(shí)，閥瓣上的壓力克服了彈簧力，閥打開(kāi)。然后，當(dāng)入口壓力降至關(guān)閉壓力時(shí)，閥門將重新關(guān)閉。

從歷史上看，許多液體應(yīng)用都使用為可壓縮（或蒸汽）服務(wù)設(shè)計(jì)的PRV（或壓力安全閥）。這些許多閥門在液體環(huán)境中使用時(shí)需要很高的超壓（例如20％）才能達(dá)到完全升程和穩(wěn)定的運(yùn)行，因?yàn)橐后w無(wú)法提供蒸汽所需要的膨脹力。液態(tài)PRV必須以10％的速度運(yùn)行

在過(guò)壓極限時(shí)，通常在選型時(shí)將保守系數(shù)（例如0.6）應(yīng)用于閥門容量。

因此，許多裝置尺寸過(guò)大，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定。

現(xiàn)在，規(guī)范中包含了一些規(guī)則，這些規(guī)則針對(duì)的是超壓10％時(shí)液體檢修閥的性能，并且需要進(jìn)行容量認(rèn)證。供應(yīng)商有

開(kāi)發(fā)了用于液體服務(wù)的PRV，可滿足要求的全升程，穩(wěn)定運(yùn)行以及額定壓力為10％（過(guò)壓）的情況；有些設(shè)計(jì)具有可調(diào)節(jié)的排污功能。提供可以對(duì)液體和氣體進(jìn)行操作的閥門。然而，取決于流是液體，氣體還是兩者的組合，這樣的閥可以表現(xiàn)出不同的操作特性。例如，許多專為液體服務(wù)設(shè)計(jì)的PRV在氣體上的排污時(shí)間（通常為20％）要比在液體服務(wù)上的排污時(shí)間長(zhǎng)得多。另外，如果閥門設(shè)置在液體上并且需要以氣體操作，則設(shè)置壓力可能會(huì)發(fā)生一些變化，反之亦然。

PRV出口處的壓力定義為背壓。這個(gè)背壓可以引起雜物蒸發(fā)散在開(kāi)啟壓力，減少在流動(dòng)能力，不穩(wěn)定性或所有三種的組合。平衡的彈簧式PRV可以最大程度地降低后向壓力對(duì)閥門性能特性的影響；它包括一個(gè)波紋管，一個(gè)密封的活塞或其他平衡閥盤的裝置。對(duì)于常規(guī)PRV，無(wú)論溢流閥升起后流過(guò)下游管道所產(chǎn)生的背壓過(guò)高，都應(yīng)考慮平衡的PRV。平衡的PRV也可以

用于將閥內(nèi)的導(dǎo)向裝置，彈簧，閥蓋和其他頂部工作部件與泄壓流體隔離。如果擔(dān)心流體對(duì)這些零件的腐蝕損壞（例如下游的臟零件），則可能很重要。

在兩相系統(tǒng)中，釋放的流體可能是液體或氣體，這要求彈簧加載的PRV設(shè)計(jì)用于液體（或液體和氣體）服務(wù)，并且需要平衡以最小化反壓的影響。如果閥門進(jìn)口處的兩相混合物中的蒸汽的質(zhì)量百分比為50％或更小，許多制造商建議使用專為液體或液體和氣體服務(wù)設(shè)計(jì)的閥門。如果不確定流量中的液體與氣體的比例，則謹(jǐn)慎選擇專門設(shè)計(jì)用于液體或液體和氣體服務(wù)的閥門。

當(dāng)泄放期間由于流經(jīng)閥門和出口管道的流量而產(chǎn)生過(guò)多的背壓時(shí)，傳統(tǒng)的PRV不能令人滿意地工作。積壓的背壓與保持閥門打開(kāi)的提升力相反。過(guò)多的積壓會(huì)導(dǎo)致閥門不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定性可能會(huì)隨著顫動(dòng)或顫動(dòng)而發(fā)生。顫振是指閥芯在循環(huán)過(guò)程中與閥座接觸時(shí)的異?？焖偻鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。這種類型的操作可能會(huì)損壞閥門和互連管道。Flutter與顫振類似，不同之處在于在循環(huán)過(guò)程中磁盤未接觸到座椅。

作為粗略的指導(dǎo)，在常規(guī)的PRV應(yīng)用中，在10％的允許超壓下，累積的背壓不應(yīng)超過(guò)設(shè)定壓力的10％。您可以對(duì)大于10％的允許超壓使用更高的最大累積背壓-前提是累積背壓不超過(guò)容許超壓。當(dāng)疊加背壓恒定時(shí)，您可以降低彈簧負(fù)載以補(bǔ)償疊加背壓。當(dāng)背壓預(yù)計(jì)會(huì)超過(guò)這些指定限制時(shí)，請(qǐng)指定平衡式或先導(dǎo)式PRV。

駕駛員操縱的PAV

該裝置由通常裝有浮動(dòng)不平衡活塞組件的主安全閥和外部先導(dǎo)閥（通常是傳統(tǒng)的PRV）組成。

活塞被設(shè)計(jì)成頂部的面積大于底部的面積。達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，頂部和底部區(qū)域承受相同的入口工作壓力。由于面積較大

活塞頂部的凈力將活塞緊緊地靠在主閥噴嘴上。隨著操作壓力的增加，凈閥座力會(huì)增加并趨向于

使閥門更緊密。此功能允許在最大預(yù)期工作壓力高于傳統(tǒng)安全閥可接受的使用壽命百分比的情況下使用大多數(shù)先導(dǎo)閥。在

設(shè)定壓力后，先導(dǎo)閥從活塞頂部排出壓力。現(xiàn)在所產(chǎn)生的凈力向上，導(dǎo)致活塞升起，從而允許流體流過(guò)主閥。發(fā)生超壓事件后，飛行員將關(guān)閉活塞頂部的排氣口，從而重新建立壓力；否則，飛行員將無(wú)法恢復(fù)正常工作。凈力將導(dǎo)致活塞復(fù)位。

先導(dǎo)式PRV的主閥可以使用隔膜系統(tǒng)代替活塞來(lái)提供不平衡的運(yùn)動(dòng)部件。磁盤，

通常關(guān)閉主閥入口，并與柔性膜片集成。外部先導(dǎo)具有相同的功能，可感測(cè)流體壓力，在設(shè)定壓力下使隔膜頂部排氣，并在流體壓力降低后重新加載隔膜。與活塞閥一樣，由于膜片的暴露面積不同，所以座壓力與工作壓力成比例地增加。積聚的背壓不會(huì)影響主閥活塞或隔膜的升程。與傳統(tǒng)的平衡彈簧式PRV相比，這可以使泄壓排放歧管中的壓力更高。

調(diào)節(jié)先導(dǎo)可以處理氣體，液體或兩相流應(yīng)用。與彈跳式PRV相比，調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥將泄壓流體的量限制為恰好防止壓力超過(guò)允許水平的量。由于調(diào)節(jié)先導(dǎo)僅釋放所需的釋放率，因此您可以基于該率而不是額定值來(lái)計(jì)算累積背壓

閥門的釋放能力。調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥還可以在不正常狀態(tài)下減少與系統(tǒng)中其他壓力控制設(shè)備的相互作用，減少有害的大氣排放，并降低與向火炬管道或大氣排放相關(guān)的噪聲水平。

逆流預(yù)覽

當(dāng)閥的排放側(cè)壓力可能超過(guò)其進(jìn)口壓力時(shí)，您需要一個(gè)防回流裝置。較高的排氣壓力會(huì)在隔膜，活塞或其他元件上產(chǎn)生足夠的向上力，以打開(kāi)閥門并造成換向。當(dāng)存在足夠的反向壓差時(shí)，任何標(biāo)準(zhǔn)類型或先導(dǎo)式PRV設(shè)計(jì)都會(huì)發(fā)生反向流動(dòng)。

回流防止器允許將出口壓力引入主閥的圓頂，從而將活塞牢固地保持在噴嘴上，并克服反向壓差的影響。防回流裝置允許排氣壓力在膜片或活塞上提供向下的凈力，以保持閥門關(guān)閉。防回流閥的正確操作對(duì)于進(jìn)一步確保閥中不發(fā)生逆流至關(guān)重要。防回流裝置中的材料和密封件應(yīng)與先導(dǎo)式PRV的材料和密封件匹配。

破裂盤

這些是不可重合的裝置，用于防止過(guò)大的壓力（或有時(shí)是真空）。可以在安裝中使用單個(gè)或多個(gè)破裂盤。它們還可以用作冗余泄壓裝置。

沒(méi)有活動(dòng)部件，破裂盤簡(jiǎn)單可靠，并且比其他泄壓裝置動(dòng)作更快。破裂盤反應(yīng)足夠快，可以緩解某些類型的壓力峰值。由于其重量輕，可以用安全閥不適用的高合金和其他耐腐蝕材料制成爆破片。

破裂盤也是對(duì)溫度敏感的設(shè)備。爆裂壓力會(huì)隨其溫度而顯著變化，這可能不同于正常的流體工作溫度。隨著磁盤溫度的升高，爆破壓力通常會(huì)降低。由于溫度的影響取決于破裂盤的設(shè)計(jì)和材料，因此請(qǐng)咨詢制造商以了解特定的應(yīng)用。指定期望磁盤破裂的壓力和溫度。

尺寸和泄壓

根據(jù)產(chǎn)生的壓力和必須釋放流體的速率，仔細(xì)評(píng)估可能導(dǎo)致超壓的意外情況。您需要包裝的過(guò)程圖和儀表圖，設(shè)備規(guī)格表以及設(shè)施的設(shè)計(jì)依據(jù)，才能計(jì)算每個(gè)泄壓裝置的泄壓率。一個(gè)重要的參數(shù)是安裝在機(jī)械，包裝或設(shè)施中的PRV的設(shè)定壓力。作為粗略的指導(dǎo)，此設(shè)定壓力可能是包裝或系統(tǒng)中最大允許工作壓力（MAWP）的110％，該最大允許工作壓力受單個(gè)泄壓裝置保護(hù)，該泄壓裝置的大小適合操作（非火災(zāi)）事故的發(fā)生。

多設(shè)備安裝需要兩個(gè)或更多壓力釋放設(shè)備的組合容量來(lái)緩解給定的超壓意外情況。通過(guò)這種方式，您可以將設(shè)置的壓力提高到例如一個(gè)包裝中的MAWP的118％，該包裝受多個(gè)泄壓裝置保護(hù)，這些泄壓裝置的大小適合操作（非火災(zāi)）突發(fā)事件。對(duì)于火災(zāi)情況，安全壓力（設(shè)定壓力）通常會(huì)更高–例如，在具有針對(duì)火災(zāi)隱患的設(shè)備保護(hù)的包裝中，安全壓力可能約為MAWP的120％或125％。

超壓原因

機(jī)械系統(tǒng)或包裝中的正常流體和能量流的不平衡或中斷會(huì)促使能量或流體或兩者同時(shí)在包裝的某些部分堆積（例如，排出）。因此，對(duì)這種超壓的原因和大小進(jìn)行分析是對(duì)不同機(jī)械運(yùn)行情況下的能量和流體平衡進(jìn)行的特殊而復(fù)雜的研究。

雙重危險(xiǎn)場(chǎng)景對(duì)于確定PRV而言通常不是可信的。此類情況通常會(huì)同時(shí)涉及兩個(gè)獨(dú)立的故障或故障-例如，兩個(gè)完全獨(dú)立的機(jī)器或控件的同時(shí)故障，或操作員錯(cuò)誤導(dǎo)致與整個(gè)工廠電源故障同時(shí)發(fā)生的出口阻塞。另一方面，如果火勢(shì)引起局部空氣管線故障，則將火勢(shì)暴露期間的儀器空氣故障視為一次危險(xiǎn)。

速度過(guò)快和其他機(jī)械故障可能導(dǎo)致過(guò)壓。有時(shí)，由于高壓源（例如高壓過(guò)程流體）導(dǎo)致的閥門意外打開(kāi)會(huì)導(dǎo)致過(guò)壓。例如，在許多包裝中，總是有可能由于排出的（高壓）流體使抽吸系統(tǒng)受壓；在許多情況下，吸氣系統(tǒng)的某些部分實(shí)際上是根據(jù)排氣壓力或其他保護(hù)手段（例如考慮使用PRV）設(shè)計(jì)的。

單個(gè)止回閥并不總是一種有效的方法，可以防止來(lái)自高壓源（如高壓排放口）的逆流產(chǎn)生過(guò)壓。例如，如果將流體泵入或壓縮到包含流體的系統(tǒng)中，壓力或壓力會(huì)大大高于泵或壓縮機(jī)上游（吸入）設(shè)備的設(shè)計(jì)額定值，則會(huì)導(dǎo)致泵流損失以及泄漏或潛在故障。排放管路中的止回閥會(huì)導(dǎo)致流體流量反向。當(dāng)高壓流體進(jìn)入低壓系統(tǒng)時(shí)，可能導(dǎo)致超壓。在大多數(shù)情況下，您應(yīng)該專注于防止逆流。重要的是要注意，除了上游系統(tǒng)（或吸入系統(tǒng)）的超壓外，通過(guò)機(jī)械的逆流還會(huì)破壞機(jī)械設(shè)備，從而導(dǎo)致密封性損失。在很多情況下

即使適當(dāng)?shù)臋z查和維護(hù)也可能無(wú)法完全消除止回閥閥座的泄漏，并且會(huì)發(fā)生泄漏。因此，即使止回閥沒(méi)有完全失效，止回閥上游的低壓系統(tǒng)仍可能過(guò)壓。然后，根據(jù)具體情況進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，可以顯示是否需要自動(dòng)隔離，用于泄漏的泄壓裝置或其他保護(hù)手段。您必須為每一個(gè)定義合適的泄漏率

特定的機(jī)械系統(tǒng)。經(jīng)驗(yàn)表明，在進(jìn)行檢查和維護(hù)以確?？煽啃院拖拗颇媪鞯哪芰r(shí)，兩個(gè)串聯(lián)的防回流裝置足以消除明顯的逆流。

此外，請(qǐng)仔細(xì)評(píng)估工廠范圍內(nèi)或本地任何公用事業(yè)服務(wù)（例如冷卻水，電等）的損失所造成的過(guò)壓可能性。

AMIN ALMASI是位于澳大利亞悉尼的旋轉(zhuǎn)設(shè)備顧問(wèn)。這篇文章最初出現(xiàn)在“ 化學(xué)加工特別報(bào)告：在此處查看您的破裂盤方案”中。