安全阀计算表



	泄放量计算
序号	泄放工况说明	泄放 工况 选择	泄放量W （计算或填写） kg/h	参数名称	参数 单位	参数数值
	1	阀门误关闭
	1.1	出口阀门关闭，入口阀门未关闭时，泄放量为被关闭的管道最大正常流量
	1.2	管道两端的切断阀关闭时，泄放量为被关闭液体的膨胀量 W=B·H／CP			体积膨胀系数 B	l/℃
	1.3	换热器冷侧进出口阀门关闭时，泄放量按正常工作输入的热量计算 W=B·H／CP			正常工作条件下最大传热量 H	kJ／h
	1.4	充满液体的容器，进出口阀门全部关闭时，泄放量按正常工作输入的热量计算			定压比热 Cp	kJ／(kg.℃)
	2	循环水故障
	2.1	以循环水为冷媒的塔顶冷凝器，当循环水发生故障（断水）时，塔顶设置的安全阀泄放量为正常工作工况下进入冷凝器的最大蒸汽量
	2.2	以循环水为冷媒的其它换热器，当循环水发生故障（断水）时，应仔细分析影响的范围，确定泄放量
	3	电力故障
	3.1	停止供电时，用电机驱动的塔顶回流泵、塔侧线回流泵将停止转动，塔顶设置的安全阀的泄放量为该事故工况下进入塔顶冷凝器的蒸汽量
	3.2	塔顶冷凝器为不装百叶的空冷器时，在停电情况下，塔顶设置的安全阀的泄放量为正常工作工况下，进入冷凝器的最大蒸汽量的75%
	3.3	停止供电时，要仔细分析停电的影响范围，如泵、压缩机、风机、阀门的驱动机构等，以确定足够的泄放量
	4	不凝气的积累
	4.1	若塔顶冷凝器中有较多无法排放的不凝气，则塔顶设置的安全阀的泄放量为正常工作工况下进入冷凝器的最大蒸汽量
	4.2	其它积累不凝气的场合，要分析其影响范围，以确定泄放量
	5	控制阀故障			控制阀的Cv值 Cv1
	5.1	安装在设备出口的控制阀，发生故障时若处于全闭位置，则所设安全阀的泄放量为流经此控制阀的最大正常流量			控制阀最小流量下Cv值 Cv2
	5.2	安装在设备入口的控制阀，发生故障时若处于全开位置时			控制阀进口工作压力 P1	MpaA
	5.2.1	对于气相管道，如果满足低压侧的设计压力小于高压侧的设计压力的2／3，则安全阀的泄放量应按式计算： W=3171.3（CV1一CV2）P1（Gg／T）1/2			控制阀出口工作压力 P2	MpaA
					气相密度 Gg	kg/m3
					气体最大流量m3/h (在760mmHgabs,15.6℃条件下)
		如果高压侧物料有可能向低压侧传热，则必须考虑传热的影响参数的泄放量			气体最小流量m3/h (在760mmHgabs,15.6℃条件下)
	5.2.2	对于液相管道，安全阀的泄放量为控制阀最大通过量与正常流量之差，并且要估计高压侧物料有无闪蒸			泄放温度 T	K
	6	过度热量输入：换热器热媒侧的控制阀失灵全开、切断阀误开，设备的加热夹套、加热盘管的切断阀误开等工况下，以过度热量的输入而引起的气体蒸发量或液体的膨胀量来计
					体积膨胀系数 B	l/℃
					过度输入热量 H	kJ／h
	6.1	液体蒸发工况 W=B·H／CP			定压比热 Cp	kJ／(kg.℃)
	6.2	液体膨胀工况 W=H／HV			液体蒸发潜热 HV	kJ／kg
	7	易挥发物料进入高温系统：轻烃误入热油以及水误入热油等工况下，由于产生大量蒸汽，致使容器内的压力迅速上升。由于此事故工况下的泄放量无法确定而且压力升高十分迅速，所以，安装安全阀是不合适的，应设置爆破片。这种工况的保护措施是确保避免发生此类事故
	8	换热器管破裂
		如果换热器低压侧的设计压力小于高压侧的设计压力的2／3时，则应作为事故工况考虑。安全阀的泄放量按下式计算出的结果和高压侧正常流量比较，取二者的较小值。 W=5.6·d2·(GL×△P)1/2。本公式适用于高压流体为液相。			换热管内径 d	mm
					液相密度 GL	kg/m3
					高压侧（管程）与低压侧（壳侧）压差 △P	Mpa
	8.1	高压侧为液体			计算高压侧液体泄放量	kg/h
	8.2	高压侧为气体			高压侧正常流量	kg/h
	9	化学反应失控
		对于放热的化学反应，如果温度、压力和流量等自动控制失灵，使化学反应失控，形成“飞温”，这时产生大量的热量，使物料急剧大量蒸发，形成超压。这类事故工况，安装安全阀无论在反应时间，还是在泄放速率方面均不能满足要求，应设置爆破片。如果专利所有者能提供准确的化学反应动力学关联式，推算出事故工况下的泄放量，则可以在专利所有者和建设方的同意下设置安全阀。
	10	外部火灾:本规定适用于盛有液体的容器暴露在外部火灾之中
	10.1	润湿面积计算 容器内液面之下的面积统称为湿润面积；外部火焰传入的热量通过湿润面积使容器内的物料气化。湿润面积包括火灾影响范围内的管道外表面积。润湿高度起点为：立式容器为直筒部分底部，卧式容器为容器底部。			润湿面积 A 确认值	m2
	10.1.1	平底立式容器			润湿面积 A	m2
		距地面7.5m或距能形成大面积火焰的平台之上7.5m高度范围内的容器外表面积与最高正常液位以下的外表面积比较，取两者中较小值为润湿面积。气体压缩机出口的缓冲罐一般最多盛一半液体。			容器直径 D	mm
					规定范围内润湿高度 H	mm
					管道润湿面积	m2
	10.1.2	立式椭圆封头容器			润湿面积 A	m2
		距地面7.5m或距能形成大面积火焰的平台之上7.5m高度范围内的容器外表面积与最高正常液位以下的外表面积比较，取两者中较小值为润湿面积。气体压缩机出口的缓冲罐一般最多盛一半液体。			容器直径 D	mm
					规定范围内润湿高度 H	mm
					管道润湿面积	m2
	10.1.3	卧式椭圆封头容器			润湿面积 A	m2
		距地面7.5m或距能形成大面积火焰的平台之上7.5m高度范围内的容器外表面积与最高正常液位以下的外表面积比较，取两者中较小值为润湿面积。气体压缩机出口的缓冲罐一般最多盛一半液体。			容器直径 D	mm
					规定范围内润湿高度 H	mm
					容器切线长度 L	mm
					管道润湿面积	m2
	10.1.4	分馏塔			润湿面积 A	m2
		湿润表面为塔底正常最高液位和7.5m高度内塔盘上液体部分的表面积之和			容器直径 D	mm
					规定范围内润湿高度 H	mm
					管道润湿面积	m2
	10.1.5	球型容器			润湿面积 A	m2
		球型容器的湿润面积，应取半球表面积或距地面7.5m高度下表面积二者中的较大值			容器直径 D	mm
					规定范围内润湿高度 H	mm
					管道润湿面积	m2
	10.2	容器外壁校正系数（F）
	10.2.1	根据劳动部颁发的《压力容器安全技术监察规程》			容器外壁校正系数 F 确认值
	1)	容器在地面上无保温：F=1.0			容器外壁校正系数 F
	2)	容器在地面下用砂土覆盖：F＝0.3			容器外壁校正系数 F
	3)	容器顶部设有大于101/(m2·min）水喷淋装置：F=0.6			容器外壁校正系数 F
	10.2.2	根据美国石油学会标准API一520			容器外壁校正系数 F 确认值
	1)	容器在地面上无保温：F＝1.O			容器外壁校正系数 F
	2)	容器有水喷淋设施：F=1.O			容器外壁校正系数 F
	3)	容器在地面上有完好保温 F=4.2×10-6λ(904.4-t)/d0			容器外壁校正系数 F
					保温材料的导热系数λ	kJ/(m·h·℃)
					保温材料厚度 d0	m
					泄放温度 t	℃
	10.3	泄放量计算
	10.3.1	根据劳动部颁发的《压力容器安全技术监察规程》
	1)	无保温层 W=2.55×105×F×A0.82/H			泄放条件下气化热	kj/kg	2500
	2)	有保温层 W=2.61×(650-t)×λ×A0.82/H			保温材料的导热系数λ	kJ/(m·h·℃)
					泄放温度 t	℃
					泄放条件下气化热	kj/kg
	10.3.2	根据美国石油学会标准API一520中规定
	1)	对于有足够的消防保护措施和有能及时排走地面上泄漏的物料措施时 W=1.555×105×F×A0.82/H			泄放条件下气化热	kj/kg
	2)	对于无足够的消防保护措施和无能及时排走地面上泄漏的物料措施时 W=2.55×105×F×A0.82/H			泄放条件下气化热	kj/kg
11	最终确定的泄放量



	安全阀最小泄放面积计算
序号	说 明	计算方法选择	面积计算 mm2	参数名称	参数 单位	参数数值
	最小泄放面积的计算
	计算的最小泄放面积为物料流经安全阀时通过的最小截面积。对于全启式安全阀为喉径截面积，对于微启式安全阀为环隙面积
1	根据劳动部颁发的《压力容器安全技术监察规程》
	对于气体、蒸汽在临界条件下的最小泄放面积为：			泄放量（W ）	kg/h
					气体特性系数（X）见表16.0.1
					泄放压力 （P）	MpaA
					气体压缩因子（Z）
		流量系数（C。）由制造厂提供。若没有制造厂的数据时，对于全启式安全阀：C0=0．6～0.7；对于带调节圈的微启式安全阀：C0＝0.4～0.5；对于不带调节圈的微启式安全阀：C0=0.25～0.35。			泄放温度 （T）	K	373
					分子量 （M）
					流量系数（ C0）
2	根据美国石油学会标准API一520中的规定
2.1	临界条件的判断
	如果背压满足下式，则为临界流动，否则为亚临界流动			背压 （Pb）	MpaA
					临界流动压力 （Pcf）	MpaA
					泄放压力 （P）	MpaA
					绝热指数 （k）
2.2	气体或蒸气在临界流动条件下的最小泄放面积计算
					泄放量 （W）	kg/h
					气体特性系数（X）查表16.0.1
					泄放压力 （P）	MpaA
					气体压缩因子（Z）
		流量系数（C。）由制造厂提供，若没有制造厂的数据，则取C。=0.975			泄放温度 （T）	K	373
					分子量 （M）
		背压修正系数（Kb)仅用于波纹管背压平衡式安全阀（查图16.0.5）临界流动条件下，对于弹簧式安全阀Kb=1.0			流量系数 （C0）
					背压修正系数 （Kb）
		部分物料的绝热指数（k）见表16.0.2，若没有k的数据，则X=315			绝热指数 （k）
	2.3	气体或蒸气在亚临界条件下的最小泄放面积计算
					泄放量 （W）	kg/h
					背压 （Pb）	MpaA
					泄放压力 （P）	MpaA
					气体压缩因子（Z）查图16.0.6
					泄放温度 （T）	K
		流量系数（C。）由制造厂提供，若没有制造厂的数据，则取C。=0.975			分子量 （M）
					流量系数 （C0）
		亚临界流动系数 Kf 查图16.0.7			亚临界流动系数 （Kf）查图16.0.7
	2.4	水蒸汽
					泄放量 （W）	kg/h
					流量系数 （C0）
					泄放压力 （P）	MpaA
		流量系数（C。）值由制造厂提供，若无制造厂数据时，C0=0.975			过热蒸汽校正系数 （Ksh）
		过热蒸汽校正系数（Ksh)查表16.0.3，对于饱和蒸汽，Ksh=1．0			Nap1er系数 （KN）  P≤10.44Mpa时
		Nap1er系数（KN)按下述要求选取：P≤10.44Mpa时，KN=1.0 10.44Mpa<P≤22.18Mpa时,KN=(27.637P-1000)/(33.234P-1061)			P≤10.44Mpa时
					10.44Mpa<P≤22.18Mpa时
	2.5	液体
					泄放量 (W)	kg/h
		超压系数（KP)查图16.0.9所示			液体密度 (GL)	kg/m3
		背压修正系数（Kw).对弹簧式安全阀Kw=1.0山对于波纹管背压平衡式安全阀，Kw查图16.0.10			泄放压力(P)	MpaA
					背压(Pb)	MpaA
		粘度修正系数（Kv）查图16.0.11			超压系数（KP)
		流量系数（C。）对于按美国机械工程师协会ASME第Ⅷ部分第1分篇或国标GBI50一89设计的容器上安装的安全阀，C0=0.65，其它（如管道上）安装的安全阀，C。=0.62			背压修正系数（Kw)
					粘度修正系数（Kv）
					流量系数（C。）
		计算泄放压力（P）时所用的超压，对于按ASME第Ⅷ部分第Ⅰ分篇或国标GBI50一89设计的容器，超压为10％，其它（如管道上）安装的安全阀，超压为25％。其余符号同前
2.6	两相流体
		（1）气一液平衡态的两相流体，流经阀体时部分液体要产生闪蒸，闪蒸现象会降低阀门的质量流通能力。泄放量的计算方法如下：
		a.确定闪蒸量：分别计算液相自泄放压力经绝热过程至临界压力下和至背压下的闪蒸量，取小者。
		b．用闪蒸的气量和泄放时混合物中的气量之和，根据背压情况及安全阀的型式等，按照2.2条或2.3条计算气相所需的最小泄放面积。			闪蒸的气量和泄放时混合物中的气量之和	kg/h
		c.根据式2.5条计算液相所需的最小泄放面积。			液相泄放量	kg/h
		d.将b和c项的计算结果相加，即为所需的最小泄放面积。
		（2）背压对安全阀的上述计算过程有很大的作用，因此：
		a.应仔细计算泄放管道中两相流体的压力降；
		b．管道压力降的产生，会使部分液体继续气化；
		c.来自冷冻（如液化气的排放）的物料排放系统，在排放管道中有时会产生液滴和低温；
		d.对于气相处于临界条件下泄放时，计算液相泄放量时背压取临界压力（Pcf)（见2.1条）
3	储存气体容器的安全阀
					泄放压力(P)	MpaA
		暴露面积（A1)为距地面或能形成大面积火焰的平台上方7．5m以下的容器外面			暴露面积（A1)	m2
		泄放阀因子（F/）按下式计算。F/的最小值为0.01。如果F/没有足够的数据进行计算，则F/取0.045			泄放阀因子（F/）
					泄放阀因子（F/）没有足够数据时填取值
					泄放阀因子（F/）计算值
					金属壁温（Tw)。对于碳钢为593℃（866K）	K
					泄放温度（T）根据理想气体状态方程计算	K
		上式中流量系数（C。）由制造厂提供。若没有制造厂的数据时， C。取0.975			流量系数（C。）
		气体特性系数（X）查表16.0.1			气体特性系数（X）查表16.0.1



	安全阀形式
	全启式安全阀	当安全阀入口处的静压达到其设定压力时，阀瓣迅速上升至最大高度，最大限度地排出超压的物料。一般用于可压缩流体。阀瓣的最大上升高度不小于喉径的1/20~1/40。
	微启式安全阀	当安全阀入口处的静压达到其设定压力时，阀瓣位置随入口压力的升高而成比例的升高，最大限度地减少应排出的物料。一般用于不可压缩流体。阀瓣的最大上升高度不小于喉径的1/20~1/40。
	弹簧式安全阀	由弹簧作用的安全阀。其设定压力由弹簧控制，其动作特性受背压的影响。
	背压平衡式安全阀	由弹簧作用的安全阀。其设定压力由弹簧控制，用活塞或波纹管减少背压对其动作性能的影响。
	导阀式安全阀	由导阀控制的安全阀。其设定压力由导阀控制，其动作性能基本上不受背压的影响。当导阀失灵时，主阀仍能在不超过泄放压力时自动开启，并排出全部额定泄放量。
	安全阀形式的选择
	1	排放气体或蒸汽时，选用全启式安全阀。
	2	排放液体时，选用全启式或微启式安全阀。
	3	排放水蒸汽或空气时，可选用带扳手的安全阀。
	4	对设定压力大于3MPa，温度超过235℃的气体用安全阀，则选用带散热片的安全阀，以防止泄放介质直接冲蚀弹簧。
	5	排放介质允许泄漏至大气的，选用开式阀帽安全阀；不允许泄漏至大气的，选用闭式阀帽安全阀。
	6	排放有剧毒、有强腐蚀、有极度危险的介质，选用波纹管安全阀。
	7	高背压的场合，选用背压平衡式安全阀或导阀控制式安全阀。
	8	在某些重要的场合，有时要安装互为备用的两个安全阀。两个安全阀的进口和出口切断阀宜采用机械联锁装置，以确保在任何时候（包括维修，检修期间）都能满足容器所要求的泄放面积。



	安全阀压力关系表
	A	B	B/A
	设计压力（最大允许工作压力）	火灾用安全阀的最大泄放压力	121%
		非火灾用辅助安全阀的最大泄放压力	116%
		非火灾用主安全阀的最大泄放压力	110%
		火灾用辅助安全阀的最大设定压力	110%
		火灾用辅助安全阀的最大设定压力	105%
		主安全阀的最大设定压力	100%
		回座压力	93%-97%
	名词解释
	最大工作压力	系指容器在正常工作情况下容器顶部可能达到的最大压力。
	设计压力	系指设定的容器顶部的最高压力，应不小于安全阀的设定压力（开启压力）。
	主安全阀	主安全阀是被保护系统的主要安全泄放装置，其泄放面积是基于最大可能事故工况下的泄放量。
	辅助安全阀	辅助安全阀（有时多于一个）是主安全阀的辅助装置，提供除主安全阀以外的附加泄放面积。用于非最大可能事故工况下的超压泄放。
	安全阀的设定压力（开启压力或整定压力）	安全阀入口处的静压达到此值时，安全阀的阀瓣开始升起，物料连续流出时的压力。设定压力要求不大于被保护系统内最低的设计压力。
	安全阀的背压	作用在安全阀出口处的压力。背压分为静背压和动背压。静背压是指安全阀未起跳时阀出口处的压力；动背压是指安全阀起跳后，由于流体的流动引起的摩擦压力降值。
	安全阀的超压	在泄放过程中，安全阀入口处的压力超过设定压力的部分。通常以百分数表示。
	安全阀的泄放压力	安全阀的阀芯升到最大高度后阀入口处的压力。泄放压力等于设定压力加超压。
	安全阀的回座压力	安全阀起跳后，随着被保护系统内压力的下降，阀芯重新回到阀座时的压力。



	安全阀计算表
	项目名称/代号
	装置名称/代号
	文件编号
	1 安全阀位号
	2 安全阀数量
	3 安全阀形式
	安全阀类型	全启式		微启式
	背压平衡机构	带波纹管		带活塞
	驱动型式	弹簧		导阀
	阀帽	开式		闭式
	搬手	带		不带
	散热片	带		不带
	4 事故工况
	5 安全阀的选择
	计算的喉径面积 mm2		入口公称直径 DN
	选择的喉径面积 mm2		出口公称直径 DN
	选择的喉径面积代号		入口法兰等级 PN
	计算泄放量 kg/h		出口法兰等级 PN
	额定泄放量 kg/h		法兰标准
	6 计算标准
	7 制造标准
	8 安全阀型号
	9 说明
	版次	设计	校核	审核	日期



	喉径代号与喉径面积关系表
	喉径代号	喉径面积
		mm2	in2
	D	71	0.110
	E	126	0.196
	F	198	0.307
	G	324	0.503
	H	506	0.785
	J	830	1.287
	K	1185	1.838
	L	1840	2.853
	M	2322	3.600
	N	2800	4.340
	P	4116	6.380
	Q	7192	11.050
	R	10322	16.000
	T	16774	26.000



	表16.0-1 气 体 特 性 系 数 表
	k-气体绝热指数   X-气体特性系数
k	X	k	X	k	X	k	X
	1.01	317	1.31	348	1.61	373	1.91	395
	1.02	318	1.32	349	1.62	374	1.92	395
	1.03	319	1.33	350	1.63	375	1.93	396
	1.04	320	1.34	351	1.64	376	1.94	397
	1.05	322	1.35	352	1.65	376	1.95	397
	1.06	323	1.36	353	1.66	377	1.96	398
	1.07	324	1.37	353	1.67	378	1.97	398
	1.08	325	1.38	354	1.68	379	1.98	399
	1.09	326	1.39	355	1.69	379	1.99	400
	1.1	327	1.4	356	1.7	380	2	400
	1.11	328	1.41	357	1.71	381	—	—
	1.12	329	1.42	358	1.72	382	—	—
	1.13	330	1.43	359	1.73	382	—	—
	1.14	331	1.44	360	1.74	383	—	—
	1.15	332	1.45	360	1.75	384	—	—
	1.16	333	1.46	361	1.76	384	—	—
	1.17	334	1.47	362	1.77	385	—	—
	1.18	335	1.48	363	1.78	386	—	—
	1.19	336	1.49	364	1.79	386	—	—
	1.2	337	1.5	365	1.8	387	—	—
	1.21	338	1.51	365	1.81	388	—	—
	1.22	339	1.52	366	1.82	389	—	—
	1.23	340	1.53	367	1.83	389	—	—
	1.24	341	1.54	368	1.84	390	—	—
	1.25	342	1.55	369	1.85	391	—	—
	1.26	343	1.56	369	1.86	391	—	—
	1.27	344	1.57	370	1.87	392	—	——
	1.28	345	1.58	371	1.88	393	—
	1.29	346	1.59	372	1.89	393
	1.3	347	1.6	373	1.9	394