永嘉豐茂閥門(mén)有限公司作者
為了正確地確定設(shè)定壓力,必須仔細(xì)考慮以下幾點(diǎn):
正常工作壓力(NWP) - 在滿(mǎn)負(fù)載條件下系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)行壓力。zui大允許工作壓力(MAWP) - 有時(shí)也稱(chēng)作安全工作壓力(SWP)或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力。這是正常運(yùn)行條件 下系統(tǒng)可能出現(xiàn)的zui大壓力(與zui高的工作溫度有關(guān))。
zui大允許積聚壓力(MAAP) - 按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)允許達(dá)到的zui大壓力。MAAP通常用MAWP的 百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。 蒸汽用設(shè)備的MAAP通常要比MAWP高10%,但也不總是如此。如果MAWP不知道的話(huà),將要負(fù) 責(zé)該設(shè)備的機(jī)構(gòu)。如果MAAP也無(wú)法確定的話(huà),它不能考慮高于MAWP。
設(shè)定壓力(PS) - 也稱(chēng)作整定壓力,即安全閥開(kāi)始啟跳的壓力。
排放壓力(PR) - 安全閥達(dá)到zui大排量時(shí)的壓力。這是設(shè)定壓力(PS)和超過(guò)壓力(PO)之和。 超過(guò)壓力(PO) - 超過(guò)壓力為安全閥設(shè)計(jì)啟跳的設(shè)定壓力的百分比。 當(dāng)確定安全閥的設(shè)定壓力時(shí),必須考慮兩個(gè)基本的限制因素: 1.設(shè)定壓力必須足夠低,以確保排放壓力不會(huì)超過(guò)系統(tǒng)的zui大允許積聚壓力(MAAP)。
2.設(shè)定壓力必須足夠高,以保證在系統(tǒng)正常工作壓力(NWP)以上有足夠的余量使安全閥可以自行關(guān)閉。 但是,設(shè)定壓力不能超過(guò)系統(tǒng)的zui大允許工作壓力(MAWP)。
為了滿(mǎn)足*個(gè)限制條件,需要考慮超過(guò)壓力百分比和MAAP百分比(通常表示為MAWP的百分比) 的相對(duì)數(shù)量。這有兩種可能出現(xiàn)的情況:
安全閥超過(guò)壓力的百分比小于或等于系統(tǒng)MAAP的百分比 - 這就意味著安全閥的設(shè)定壓力可以等于系統(tǒng)的MAWP,因?yàn)榕欧艍毫偸堑陀趯?shí)際的MAAP。 例如,如果安全閥的超過(guò)壓力為5%,系統(tǒng)的MAAP超過(guò)MAWP的10%,選擇的設(shè)定壓力可以等于 MAWP。在這種情況下,排放壓力(等于設(shè)定壓力+5%超過(guò)壓力)將低于MAAP,滿(mǎn)足條件。
需要說(shuō)明的是,如果MAAP的百分比大于超過(guò)壓力的百分比,設(shè)定壓力仍是MAWP,這是因?yàn)槿绻O(shè) 定壓力提高至MAWP以上,這將違反這二個(gè)限制條件。安全閥超過(guò)壓力的百分比大于系統(tǒng)MAAP的百分比 - 此時(shí),設(shè)定壓力等于MAWP將說(shuō)明排放壓力大于 MAAP,因此設(shè)定壓力必須低于MAWP。 例如,如果安全閥的超過(guò)壓力為25%,而系統(tǒng)的MAAP只有10%,設(shè)定壓力等于MAWP的話(huà),排放壓力將比MAAP高出15%。此時(shí)正確的設(shè)定壓力應(yīng)比MAWP低15%。 表9.3.1總結(jié)出在*個(gè)限制因素基礎(chǔ)上如何確定設(shè)定壓力。
表9.3.1 根據(jù)安全閥超過(guò)壓力和設(shè)備MAAP確定設(shè)定壓力
設(shè)備 安全閥的超過(guò)壓力 5% 10% 15% 20% 25% MAAP 20% MAWP MAWP MAWP MAWP 95% MAWP 15% MAWP MAWP MAWP 95% MAWP 90% MAWP 10% MAWP MAWP 95% MAWP 90% MAWP 85% MAWP 5% MAWP 95% MAWP 90% MAWP 85% MAWP 80% MAWP
除非明確了工作條件,否則為了滿(mǎn)足第二個(gè)限制因素,安全閥的設(shè)定壓力總是要高于正常的工作壓力一些,為啟閉壓差留出一定的余量。安全閥的設(shè)定壓力僅僅高于正常工作壓力將導(dǎo)致安全閥啟跳排放后很 差的密閉性。當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力和安全閥的設(shè)定壓力極有可能非常接近時(shí),通常推薦在回座壓力和正常工作壓 力之間至少要有0.1 bar的余量,確保安全閥緊密的關(guān)閉力。這也叫做“關(guān)閉余量”。此時(shí)在加上0.1 bar的 余量之前還要考慮系統(tǒng)工作壓力的任何波動(dòng)。當(dāng)安全閥安裝于減壓閥(PRV)和其它比例帶相對(duì)較大 的控制閥之后時(shí),就會(huì)出現(xiàn)這種壓力的波動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中,所有的控制系統(tǒng)都會(huì)存在一定量的與比例帶有關(guān)的比例偏差(關(guān)于比例偏差的詳細(xì) 說(shuō)明,見(jiàn)第五章控制理論)。如果一個(gè)自作用PRV是在滿(mǎn)負(fù)載條件下調(diào)節(jié)的,無(wú)負(fù)載時(shí)的控制壓力將明 顯高于設(shè)定的壓力。反之,如果在無(wú)負(fù)載時(shí)調(diào)節(jié)減壓閥,滿(mǎn)負(fù)載的系統(tǒng)壓力將低于設(shè)定的壓力。以一個(gè)zui大比例帶僅0.2 bar的先導(dǎo)式PRV為例,滿(mǎn)負(fù)載時(shí)控制壓力設(shè)定在5.0 bar,沒(méi)有負(fù)載的系統(tǒng)壓 力將升高至5.2 bar。相應(yīng)的,如果控制壓力5.0 bar是在無(wú)負(fù)載時(shí)設(shè)定的,滿(mǎn)負(fù)載條件下同一個(gè)閥門(mén)將控制 在4.8 bar的壓力。
確定安全閥的設(shè)定壓力時(shí),如果PRV的控制壓力是在無(wú)負(fù)載情況下調(diào)節(jié)的,那么就不需要考慮比例偏 差。但如果PRV是在滿(mǎn)負(fù)載時(shí)調(diào)節(jié)控制壓力的話(huà),就必須考慮PRV比例偏差引起的下游壓力的增加(見(jiàn)例 9.3.1)。 壓力控制偏差的大小取決于使用的控制閥和壓力控制器的類(lèi)型。因此知道上游控制閥的比例帶以及該閥門(mén)的調(diào)試情況是非常重要的。 例 9.3.1 安全閥安裝于PRV之后,其設(shè)定壓力與PRV的工作壓力非常接近。已知下面的參數(shù),確定安全閥zui 合適的設(shè)定壓力:
答案:
PRV的設(shè)定壓力: 6.0 bar (滿(mǎn)負(fù)載條件下) PRV的比例帶: 0.3 bar,PRV工作壓力之上安全閥的啟閉壓差: 10%
既然要確保安全閥的設(shè)定壓力與PRV的工作壓力盡可能的接近,就應(yīng)選擇這樣的安全閥:回座壓力僅 高于PRV的工作壓力(考慮比例偏差),以及0.1 bar的關(guān)閉余量。
首先,要考慮比例偏差的影響,正常的zui大工作壓力將是:
6.0 bar + 0.3 bar = 6.3 bar (NWP) 再加上0.1 bar的關(guān)閉余量,回座壓力要比6.4 bar高出10%。本例中,安全閥的設(shè)定壓力就是:
110 100 x 6.4 bar = 7.04 bar 因此,設(shè)定壓力選擇為7.04 bar,假設(shè)這沒(méi)有超過(guò)受保護(hù)系統(tǒng)的MAWP。
注意: 如果PRV是在無(wú)負(fù)載條件下設(shè)定在6.0 bar,安全閥的啟閉壓差為10%時(shí),則安全閥的設(shè)定壓力 將是:
背壓對(duì)設(shè)定壓力的影響 110 x (6.0 + 0.1) = 6.71 bar 100 如果常規(guī)安全閥有著固定的排放背壓力,其設(shè)定壓力的有效性將會(huì)降低,等效于背壓力。為了進(jìn)行補(bǔ) 償,所需要的設(shè)定壓力必須增加與背壓力等效的部分。冷態(tài)試驗(yàn)差設(shè)定壓力因此為:
CDSP = RISP - CBP 公式9.3.1 式中: CDSP = 冷態(tài)試驗(yàn)差設(shè)定壓力; RISP = 需要實(shí)際安裝的設(shè)定壓力; CBP = 固定的背壓力。 對(duì)于附加背壓力變化的情況,設(shè)定壓力的有效性隨著背壓力的變化而有所改變。如果這種變化超過(guò)了設(shè)定壓力的10%到15%,就不能應(yīng)用常規(guī)式安全閥,而應(yīng)該使用平衡式安全閥作為替代。 API 520 推薦實(shí)施方法中給出了壓力泄放閥的壓力等級(jí)關(guān)系.
---豐茂閥門(mén)技術(shù)部
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