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石油化工離不開安全閥 化工離不開安全閥 石油離不開安全閥 石油化工安全閥 安全閥選擇
之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現(xiàn)在介紹石油化工離不開安全閥石油化工屬高危產品，因壓力容器或是鍋爐又或是管道等設備出現(xiàn)火災或是操作故障易引發(fā)爆炸，因此在石油化工的生產過程當中通常會安裝相應的壓力安全泄放裝置，以使系統(tǒng)在超壓的環(huán)境下能夠及時泄壓，降低事故產生的可能性，安全閥則是這么一種保證石油化工生產安全的泄壓裝置。文章闡述了安全閥的設置原則，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。
【石油化工離不開安全閥關鍵字】 0.引言
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥現(xiàn)在石油化工行業(yè)當中使用得比較多的安全泄放裝置是安全閥和爆破片。但爆破片只能當一次性用品來用，一旦有事故發(fā)生而其為使系統(tǒng)能夠及時泄壓而產生爆破之后就必須得進行更換；而安全閥可重復使用，因此在實際的生產過程當中使用得比較多的還是安全閥。安全閥是一種自動泄壓閥門[1]，其可在不借助任何外力前提下利用其本身的應力來將過多的流體從系統(tǒng)中排放，以達到及時泄壓的效果。當系統(tǒng)壓力恢復正常以后，安全閥會自動關閉以避免流體過分流出?，F(xiàn)其廣泛應用于航天、石化、能源、醫(yī)藥及冶金等眾多行業(yè)的裝置及設備當中[2]。
在流體管道系統(tǒng)中閥門是控制元件，其主要作用是隔離設備和管道系統(tǒng)、調節(jié)流量、防止回流、調節(jié)和排泄壓力。由于管道系統(tǒng)選擇的顯得非常重要，所以，了解閥門的特性及選擇閥門的步驟和依據(jù)也變得至關重要起來。閥門承壓件材質鑄銅、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。并且能夠生產各種電動、氣動、液動閥門驅動裝置。面對如此眾多的閥門品種和復雜的各種工況，要選擇管道系統(tǒng)安裝的閥門產品，首先應了解閥門的特性；其次應掌握選擇閥門的步驟和依據(jù)；再者應遵循選擇閥門的原則。
閥門先導式安全閥是一種安全保護用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當設備或管道內的介質壓力升高，超過規(guī)定值時自動開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規(guī)定數(shù)值。
安全閥屬于自動閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規(guī)定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。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：≤0.05d0(zui小排放喉部口徑)；全啟式安全閥開啟高度為≤0.25d0(zui小排放喉部口徑)。
先導式安全閥按結構形式來分，要分為垂錘式、杠桿式、彈簧式和先導式(脈沖式)；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。對于安全閥產品的選用，應按實際密封壓力來確定。對于彈簧式安全閥，在一種公稱壓力(PN)范圍內，具有幾種工作壓力級的彈簧，訂貨時除注明安全閥型號、名稱、介質和溫度外，尚應注明閥體密封壓力，否則按zui大密封壓力供貨。
石化閥門是石油化工生產裝置中的zui多的設備，石化生產中各類氣體和液體介質都要通過各種閥門，按照生產過程需要被阻斷或輸送到各種容器和過程設備中去。石化生產常用的閥門分為通用閥門和閥門，石化通用閥門包括閘閥、截止閥、V型球閥、止回閥、蝶閥、減壓閥、安全閥、調節(jié)閥等；石化閥門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、合成氨裝置中的高溫高壓角式截止閥和節(jié)流閥等。
在閥門材料選擇和制造工藝上，首先要滿足使用的要求，提高閥門的安全性和可靠性，同時要注意做到經(jīng)濟。近年出現(xiàn)了許多新型高性能材料，如各種耐強腐蝕的鈦和鋯金屬材料、納米材料、有機合成和高分子材料、工業(yè)陶瓷等無機非金屬材料及各種復合材料等，同時出現(xiàn)許多鑄造、焊接、噴焊、噴涂、復合、燒結等成型和表面處理的新工藝和新技術裝備，正在應用到閥門生產中去。
1.安全閥的設置原則
一般來說，以下容器必須安裝安全閥：
*，獨立的壓力系統(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源處；
第三，所設計的壓力比壓力來源處更小的容器或管道上；
第四，往復式壓縮機的出口處或是螺桿泵、具齒輪泵的出口管道上；
第五，鼓風機或是離心式壓縮機等出口連接的地方若其設備承*其zui高壓力，那么其出口管道應安裝安全閥；
第六，因不凝氣而產生超壓現(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、火災事故或是公用工程事故時所用到的超壓部位處也應安裝安全閥；第九，由于兩端閥門關閉而容易使液體產生熱膨脹的位置；
第十，凝氣透平機的蒸汽出口管道上；
第十一，對于可能會出現(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生的可能性降低。
2.安全閥的種類
安全閥按其閥體結構來分有封閉式及不封閉式[3]，封閉式的安全閥是指不對容器內的介質進行外泄而是將其沿著已設置好的出口將介質排泄至點，其多用于排泄有毒或是腐蝕性較強的介質；若排泄的介質為空氣或是蒸汽則多采用不封閉式的安全閥。按我國現(xiàn)行的《安全閥一般要求》GB/T12241-2005來分類，其可分為直接載荷式、帶動力輔助裝置式、帶補充載荷式及先導式[4]。按閥瓣的開啟程度分類其包括全啟式及微啟式[5]，全啟式是指開啟的高度要不小于噴嘴面積的1/4，微啟式是指其開啟高度處于噴嘴面積的1/4到1/40之間。另外還有按結構來進行分類的，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、有波紋管及無波紋管等。但是現(xiàn)在采用的比較多的是按安全閥的結構形式來進行分類，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，介質溫度不能超過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達到對閥的啟動進行控制的目的，其結構緊湊、體積小、重量輕且其具啟閉的動作具有高可靠性，因此其廣泛應用于工藝設備及管道上。一般來說，用于工藝設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的介質生產當中。而不封閉式的則多用于所需排泄的介質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。扳手主要是用來對閥瓣的靈活度進行控制，有時也可當手動緊急泄壓裝置使用。
2.4先導式
先導式又稱為脈沖式，其主要是將導閥與主閥相連，然后利用導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)當中應用。先導式的安全閥與導閥的連接是采用無縫管接通的，在具體運行的過程當中其主要是利用先導閥來對被控制的壓力信號進行感測，通過感應到的壓力值然后再對主閥的啟閉進行控制。的安全閥其排放壓力應有具體規(guī)定，使安全閥在規(guī)定的排放壓力下能夠達到相應的開啟高度；再次，要保證所選擇安全閥的強度、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際系統(tǒng)要求相符。
4.安全閥的安裝
石油化工生產當中所用到的裝置特別多，而且其不同設備的壓力等級也不同，管道也越來越多，使得安全閥的應用也不斷增加。所以，安全閥布置與安裝的正確性及合理性顯得尤其重要。一般來說，安全閥的安裝主要遵循以下原則：
*，安裝于石油化工設備或是管道上的安全閥一般采用垂直式安裝法，且其與被保護的設備或是管道的距離應盡量縮小。但若遇到液體管道或是換熱器等則可進行水平安裝，因其在關閉閥門以后液體可能會出現(xiàn)熱膨脹而使得壓力上升。這樣一來系統(tǒng)的安全性就會更高，即使在液體出現(xiàn)熱膨脹時也很少會產生爆炸現(xiàn)象。 第二，在對安全閥安裝的位置進行選擇時一定要注意周圍環(huán)境，要保證其空間足夠而方便后期的檢修及調節(jié)。比如說DN80以下的安裝于立式容器上的安全閥，其呆選擇平臺內靠外側的地主進行安裝；若超過DN100則可選擇在平臺外靠近平臺的地方進行安全，這樣在后期的檢修及調節(jié)時還可借助平臺來進行。另外要注意不要選擇將安全閥安裝在長度較長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節(jié)時，相關人員的操作就會更簡單，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選擇壓力相對穩(wěn)定、與波動源有一定距離的地方進行安裝，具體可見圖1。在波動源的長期作用下，安全閥可能會出現(xiàn)松動，導致系統(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，用于排泄無害介質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或是有毒介質的安全閥，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環(huán)境的影響，尤其是有毒介質對于環(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，以防止總管內的液體倒灌，同時也可使安全閥的背壓減少。若安全閥的定壓超過710MPa時，其插入總管的角度就必須保持45o，具體可見圖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無袋形積液，安裝安全閥時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；先導式的安全閥其背壓處整定壓力的30%到60%之間。 第八，設計安全閥的出口管道時要注意安全閥反作用力的影響。
5.結語
石油化工行業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支撐行業(yè)，其是否能安全、穩(wěn)定的運行直接影響著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展及社會發(fā)展。安全閥是保證石油化工裝置能夠及時泄壓的重要裝置，其關系整個石油化工裝置的安全運行，同時在整個石油化工生產系統(tǒng)當中有著不可替代的作用。因此相關工作人員在一定要倍加注意，尤其是設計人員，在進行安全閥的選用及設計安裝時一定要對工廠的具體情況進行詳細的了解，同時還要結合相關經(jīng)驗來正確選擇適用于各企業(yè)的安全閥，以保證企業(yè)的安全運轉。與本文相關的產品有不銹鋼波紋管密封安全閥
【考文獻】
[1]崔金玲,王艷,曾香梅.化工裝置管道安裝中應注意的幾個問題[J].化工設計通訊.2009(04)
[2]衛(wèi)耕軒.石油化工管道安裝工程監(jiān)理質量控制[J].河南化工.2010(05)
[3]馬朝玲,譚強.化工裝置安全閥進、出口配管的設計探討[J].通用機械.2009(08)
[4]閆正偉.安全閥的選用[J].通用機械.2009(11)
[5]張水英.安全閥在石油化工裝置中的設置與選用 [J].河南化工.2010(07)
[6]陳亮.淺談安全閥以及安全閥選用設計[J].大觀周刊.2012(08)
[7]徐粉年.石油化工裝置安全閥的選用及配管設計[J].大觀周刊.2012(08)
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