淺談 AFT ARROW在安全閥選型中的應(yīng)用

孫希文,牛冠軍（中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司,濟(jì)南　250000）

淺談 AFT ARROW在安全閥選型中的應(yīng)用

孫希文,牛冠軍
（中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司,濟(jì)南250000）

摘要：安全閥（Safety Valve）常用于排放可壓縮流體，比如氣體或蒸汽。泄壓閥（Rel ief Valve）常用于不可壓縮流體，如液體。

關(guān)鍵詞：安全閥；積聚壓力；背壓；AFT ARROW在安全閥選型中的應(yīng)用

1　安全閥

安全閥選型：（1）排放不可壓縮流體時(shí)應(yīng)選用微啟式安全閥，排放可壓縮流體應(yīng)選用全啟式安全閥；（2）應(yīng)選波紋管安全閥或帶導(dǎo)閥安全閥的情況：動(dòng)背壓大于其定壓的10%時(shí)；背壓不穩(wěn)定，且可能影響安全運(yùn)行時(shí)；（3）介質(zhì)有腐蝕性或易結(jié)垢，且會(huì)導(dǎo)致工作失常時(shí)，應(yīng)選用波紋管安全閥；（4）較高的工作壓力，且要求泄露量小，應(yīng)選帶導(dǎo)閥的安全閥；（5）液體膨脹用安全閥允許采用螺紋連接，但入口管應(yīng)為錐形管螺紋連接，尺寸不大于DN 25；（6）石化裝置一般只采用法蘭連接的彈簧安全閥和帶導(dǎo)閥安全閥；（7）除波紋管安全閥及用于排放水、水蒸氣或空氣的安全閥外，所有安全閥都要選用帶封閉式；

（8）只有水蒸氣和空氣時(shí)，才允許采用帶扳手的安全閥；（9）介質(zhì)溫度大于300℃時(shí)，要選用帶散熱片的彈簧式的安全閥。

2　積聚壓力

當(dāng)安全閥泄壓時(shí)，泄壓設(shè)施入口壓力高于容器或管道最大允許工作壓力的值稱(chēng)為積聚壓力。

非火災(zāi)工況時(shí)，壓力容器允許的最大積聚壓力為設(shè)計(jì)壓力的10%，火災(zāi)工況時(shí)，壓力容器允許的最大積聚壓力為設(shè)計(jì)的20%。管道允許的最大積聚壓力為設(shè)計(jì)壓力的33%。

3　背壓

安全閥閥后（出口端）的壓力稱(chēng)為背壓，分為靜背壓和動(dòng)背壓。靜背壓指安全閥未開(kāi)啟時(shí)因其他閥排放而造成的背壓。動(dòng)背壓是指安全閥開(kāi)始泄放后增加的背壓值。

在計(jì)算安全閥通流面積時(shí)，需要提供的背壓實(shí)際上是動(dòng)背壓，但由于很多情況下，是無(wú)法得出該壓力的，所以大都采用靜背壓替代或再加一些安全余量。美國(guó)AFT流體力學(xué)計(jì)算軟件可以幫你解決這個(gè)問(wèn)題，越復(fù)雜的排放系統(tǒng)計(jì)算越能體現(xiàn)AFT的優(yōu)勢(shì)。

通用式安全閥在非火災(zāi)工況時(shí)，動(dòng)背壓不可超過(guò)定壓的10%，火災(zāi)工況時(shí)，動(dòng)背壓不可超過(guò)20%。波紋管平衡式安全閥的總背壓（靜壓力+動(dòng)背壓）不高于定壓的50%。

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)安全閥的選型主要參照GB/T12241-2005和ARI520兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)稍有差別。

4　AFT　AROOW在安全閥選型中的應(yīng)用

AFTAROOW軟件是美國(guó)AFT公司開(kāi)發(fā)的流體力學(xué)軟件，其主要用來(lái)進(jìn)行可壓縮流體管徑計(jì)算、壓降計(jì)算、流量分配計(jì)算，風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)選型，聲阻塞（sonicchoke）預(yù)測(cè)，可計(jì)算各點(diǎn)壓力、密度、溫度等變化等，安全閥選型等。

軟件中內(nèi)置有三種安全閥布置方式：

下面是AFTArrow模擬不同安全閥布置方式時(shí)，選擇不同安全閥類(lèi)型，幾乎涵蓋了當(dāng)前所有的布置方式。

AFTA roow中進(jìn)行安全閥選型計(jì)算時(shí)可以采用兩種方法：

試算法，通過(guò)多次輸入安全閥有效通流面積來(lái)校核整個(gè)系統(tǒng)是否滿足系統(tǒng)要求；

目標(biāo)自動(dòng)求解法，用戶(hù)直接定義泄放量，軟件自動(dòng)求解安全閥有效流通面積。

推薦采用目標(biāo)自動(dòng)求解方法，該方法設(shè)置簡(jiǎn)單，求解速度快，可快速得出需要的計(jì)算結(jié)果。

如右圖是一個(gè)安全閥選型模型，直接定義了泄放量，然后排放到大氣中。

針對(duì)上述模型，采用目標(biāo)自動(dòng)求解時(shí)，需要如下步驟：

（1）激活A(yù)FTArrow中選裝模塊（GSC）；

（2）定義變量，將安全閥的有效流通面積（CdA）作為目標(biāo)求解過(guò)程中需要的變量；

（3）定義泄放量，在目標(biāo)控制欄中將泄放量作為目標(biāo)，輸入目標(biāo)值后運(yùn)行軟件即可得出結(jié)果。

AFTArrow軟件對(duì)安全閥的選型結(jié)果與目前國(guó)內(nèi)多數(shù)設(shè)計(jì)院或工程公司使用的計(jì)算選型軟件Instrucalc結(jié)果基本一致，但因AFTArrow軟件考慮了安全閥真實(shí)背壓，計(jì)算的結(jié)果相對(duì)來(lái)說(shuō)更準(zhǔn)確。從一些算例來(lái)看，計(jì)算結(jié)果中的安全閥的有效通流面積都較Instrucalc稍大，但均不超過(guò)5%。

總的來(lái)說(shuō)，AFTArrow軟件對(duì)于提高安全閥泄放系統(tǒng)計(jì)算分析和安全閥選型的效率和準(zhǔn)確性是非常有利的。

參考文獻(xiàn)：

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