石油化工裝置安全閥的配管設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究

牛芳菲，張舒晗，李世賢

（中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司華北分公司，河北滄州 062550）

石油化工裝置安全閥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求包括結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全以及性能可靠。大多數(shù)情況下，安全閥作為安全泄放的裝置以滿(mǎn)足特殊條件下的穩(wěn)定性生產(chǎn)要求。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，一些設(shè)計(jì)者過(guò)分關(guān)注基本的使用功能，卻沒(méi)有認(rèn)識(shí)到安全閥配管設(shè)計(jì)對(duì)于系統(tǒng)的影響，從而帶來(lái)了不必要的麻煩與生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。為了進(jìn)一步探討石油化工裝置安全閥的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，對(duì)安全閥的相關(guān)分類(lèi)情況進(jìn)行分析。

1 石油化工裝置安全閥概述

1.1 安全閥分類(lèi)

安全閥的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)參考國(guó)家現(xiàn)行的安全閥一般要求的分類(lèi)，可以劃分為四個(gè)方面。第一個(gè)類(lèi)型是直接載荷類(lèi)型，該類(lèi)型的安全閥主要依靠機(jī)械加載的方式來(lái)克服常規(guī)條件下的重力載荷影響達(dá)到相反作用力的安全閥設(shè)備。帶動(dòng)力輔助安全閥。帶動(dòng)力輔助安全閥一般是指壓力低于正常標(biāo)準(zhǔn)值情況啟動(dòng)的安全閥類(lèi)型。補(bǔ)充載荷類(lèi)型安全閥。補(bǔ)充載荷類(lèi)型安全閥主要通過(guò)外部能源進(jìn)行壓力補(bǔ)充增強(qiáng)的方式來(lái)達(dá)到安全控制使用的實(shí)際要求，在安全閥的整體壓力達(dá)到一定數(shù)值后可以進(jìn)行釋放。先導(dǎo)式安全閥。先導(dǎo)式安全閥借助于導(dǎo)閥的排出介質(zhì)來(lái)達(dá)到安全控制的使用功能，該過(guò)程中導(dǎo)閥自身的設(shè)置應(yīng)該以載荷安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為要求。

1.2 安全閥的設(shè)置與選用

在進(jìn)行石油化工裝置安全閥的設(shè)置與選用過(guò)程中，需要遵從一定的原則與技術(shù)原理。在不正常情況下一些管道系統(tǒng)需要設(shè)置安全閥避免超壓?jiǎn)栴}。包括一些頂部操作壓力在0.1MPa以上的設(shè)備需要增設(shè)安全閥系統(tǒng)，一些頂部操作壓力在0.03MPa以上的汽提塔、蒸餾塔需要增設(shè)安全閥設(shè)備；往復(fù)式壓縮機(jī)等設(shè)備處于容積泵的出口管道區(qū)域的設(shè)備需要增設(shè)安全閥；鼓風(fēng)機(jī)、離心泵以及其他往復(fù)式工作設(shè)備在連接設(shè)備后，其往往無(wú)法承受最高設(shè)計(jì)壓力，此時(shí)需要增設(shè)專(zhuān)用的安全閥設(shè)備。一些生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)液體受熱膨脹等情況，此時(shí)有超出壓力的風(fēng)險(xiǎn)，要增設(shè)安全閥設(shè)備。

石油化工裝置安全閥的選用要考慮到管道的內(nèi)部操作空間、穩(wěn)定性需要以及壓力和密閉性需求。綜合多種因素進(jìn)行考慮，做好安全閥的科學(xué)選用對(duì)于提升石油化工裝置安全閥配管設(shè)計(jì)水平具有重要的意義。一般來(lái)說(shuō)，安全閥能夠適應(yīng)各種低黏度的流體，并且選擇先導(dǎo)式安全閥為主的設(shè)計(jì)模式。如果是易燃易爆或者有毒的介質(zhì)，則需要優(yōu)先選擇彈簧式安全閥設(shè)計(jì)模式，通過(guò)泄放介質(zhì)的方式來(lái)引流至安全區(qū)域內(nèi)。排放不可壓縮的流體則需要考慮到安全閥的安全范圍，一些可壓縮的流體則應(yīng)該盡可能選擇全啟動(dòng)式安全閥設(shè)備。

2 石油化工裝置安全閥的配管設(shè)計(jì)要求

2.1 確保安全穩(wěn)定

在石油化工裝置安全閥的配管設(shè)計(jì)之前，需要進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)與分析，以確保輸送液體的過(guò)程中安全閥的選用能夠滿(mǎn)足實(shí)際的流速需求。在進(jìn)行入口管道的設(shè)計(jì)時(shí)，要優(yōu)先選擇入口面積與壓力容器內(nèi)部通孔面積相符的設(shè)計(jì)模式。另外，為了避免在液體的輸送過(guò)程匯總出現(xiàn)環(huán)境的污染問(wèn)題，還需要嚴(yán)格做好氣體與液體的排放控制管理工作。在降低入口管道壓力的同時(shí)，還可以通過(guò)波動(dòng)源、安全閥保持一定的距離來(lái)達(dá)到穩(wěn)定安全的設(shè)計(jì)要求。

2.2 降低出口管道的背壓

在出口管道的背壓設(shè)置時(shí)，應(yīng)該盡可能地降低背壓的影響，通過(guò)管道靜載荷與入口應(yīng)力控制的方式來(lái)達(dá)到及時(shí)處理積液的效果，同時(shí)也可以有效避免管道安全受到不良影響。根據(jù)工藝流程的設(shè)計(jì)要求，以及排放物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做好介質(zhì)排放控制等工作，根據(jù)管道的工藝材料要求來(lái)做好管道的整體設(shè)計(jì)規(guī)劃。

2.3 確保管道設(shè)計(jì)滿(mǎn)足國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求

在整個(gè)石油化工裝置安全閥配管設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要以國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為要求，否則會(huì)對(duì)后期的驗(yàn)收、維修等環(huán)節(jié)產(chǎn)生不利的影響。

3 石油化工裝置安全閥的配管設(shè)計(jì)

石油化工裝置安全閥的配管設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足安全控制的整體要求，一般來(lái)說(shuō)需要?jiǎng)澐譃檫M(jìn)口管道與出口管道進(jìn)行分別討論。

3.1 進(jìn)口管道設(shè)計(jì)

在進(jìn)行進(jìn)口管道的設(shè)計(jì)時(shí)，需要優(yōu)先解決的是入口直徑的問(wèn)題。大多數(shù)情況下，石油化工裝置安全閥劃分為全啟、中啟與微啟三種模式，液壓系統(tǒng)中多以微啟動(dòng)模式為主，而一些大規(guī)模的生產(chǎn)活動(dòng)中則傾向于應(yīng)用全啟模式。如果選擇微啟模式，那么設(shè)置的開(kāi)啟高度應(yīng)該以流道直徑5%為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，考慮到實(shí)際的高度要求來(lái)做好流道直徑的設(shè)計(jì)，此時(shí)管道的面積應(yīng)該高于流道的面積。一些常規(guī)設(shè)計(jì)中可能會(huì)出現(xiàn)入口隔離閥的添加，此時(shí)也應(yīng)該保證該閥高于安全閥的入口面積設(shè)計(jì)要求。

針對(duì)入口管阻力降較大的實(shí)際情況，一些石油化工裝置安全閥可能會(huì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)不規(guī)則震顫的問(wèn)題，這是由于入口壓力較大所導(dǎo)致的結(jié)果。針對(duì)該問(wèn)題，首先應(yīng)該降低進(jìn)口的整體壓力，通過(guò)石油化工裝置安全閥設(shè)置在上部的方式來(lái)降低配管的落差，這樣就可以達(dá)到安全閥安全保護(hù)的效果。其次，做好安全閥的接管直徑控制，通過(guò)接管直徑的對(duì)接來(lái)避免進(jìn)口直徑發(fā)生偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要綜合考慮到壓力脈沖等因素的影響，優(yōu)先選擇一些先導(dǎo)式的安全技術(shù)來(lái)進(jìn)行連接管的整體連接，在不影響壓力效果的前提下實(shí)現(xiàn)壓力穩(wěn)定控制；最后，選擇長(zhǎng)半徑的彎頭來(lái)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)安全閥位置的合理調(diào)整。除此之外，為了避免安全閥出現(xiàn)振動(dòng)，可以將壓力設(shè)置在穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)，如圖1所示。

圖1 進(jìn)口管道設(shè)計(jì)示意圖

3.2 出口管道的設(shè)計(jì)

出口管道的設(shè)計(jì)同樣包括直徑、壓力以及排放設(shè)計(jì)的問(wèn)題。其中，由于大多數(shù)的石油化工裝置生產(chǎn)介質(zhì)為強(qiáng)腐蝕液體，所以在進(jìn)行液體排放直徑的確定時(shí)，應(yīng)該以適當(dāng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的方式來(lái)執(zhí)行，如果同時(shí)多個(gè)安全閥一起使用，也可以降低總排放壓力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；在進(jìn)行出口管道的設(shè)計(jì)時(shí)，則需要綜合考慮到管道背壓值的問(wèn)題，做好不穩(wěn)定性的測(cè)試，避免出現(xiàn)管道流量下降的問(wèn)題。大多數(shù)條件下使用管道背壓設(shè)計(jì)的方式即可滿(mǎn)足實(shí)際的石油化工裝置安全閥使用要求。在進(jìn)行排放出口設(shè)計(jì)時(shí)，需要避免其他方向的力矩對(duì)介質(zhì)排出產(chǎn)生的負(fù)面影響，做好出口管道的位置設(shè)置，避免向人形區(qū)域排放介質(zhì)轉(zhuǎn)移。如果需要進(jìn)行一些特殊易燃?xì)怏w的排放，則需要做好氣體排放控制工作，并特別處理好安全地點(diǎn)的管道設(shè)置，提升整體性能。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石油化工裝置安全閥的配管設(shè)計(jì)作為實(shí)現(xiàn)安全閥科學(xué)應(yīng)用的基本條件，需要充分考慮到不同類(lèi)型安全閥的分類(lèi)要求與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)特征。在進(jìn)行安全閥的配管設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到入口直徑、入口壓力、出口直徑以及其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的客觀(guān)要求，做好整體規(guī)劃的同時(shí)也要減輕對(duì)于其他設(shè)備的不良干擾，從而最大限度地發(fā)揮石油化工裝置安全閥配管設(shè)計(jì)的價(jià)值，為推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)條件。