淺談 AFT ARROW在安全閥選型中的應用

孫希文,牛冠軍（中海油山東化學工程有限責任公司,濟南　250000）

淺談 AFT ARROW在安全閥選型中的應用

孫希文,牛冠軍
（中海油山東化學工程有限責任公司,濟南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。

關鍵詞：安全閥；積聚壓力；背壓；AFT ARROW在安全閥選型中的應用

1　安全閥

安全閥選型：（1）排放不可壓縮流體時應選用微啟式安全閥，排放可壓縮流體應選用全啟式安全閥；（2）應選波紋管安全閥或帶導閥安全閥的情況：動背壓大于其定壓的10%時；背壓不穩定，且可能影響安全運行時；（3）介質有腐蝕性或易結垢，且會導致工作失常時，應選用波紋管安全閥；（4）較高的工作壓力，且要求泄露量小，應選帶導閥的安全閥；（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，才允許采用帶扳手的安全閥；（9）介質溫度大于300℃時，要選用帶散熱片的彈簧式的安全閥。

2　積聚壓力

當安全閥泄壓時，泄壓設施入口壓力高于容器或管道最大允許工作壓力的值稱為積聚壓力。

非火災工況時，壓力容器允許的最大積聚壓力為設計壓力的10%，火災工況時，壓力容器允許的最大積聚壓力為設計的20%。管道允許的最大積聚壓力為設計壓力的33%。

3　背壓

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

在計算安全閥通流面積時，需要提供的背壓實際上是動背壓，但由于很多情況下，是無法得出該壓力的，所以大都采用靜背壓替代或再加一些安全余量。美國AFT流體力學計算軟件可以幫你解決這個問題，越復雜的排放系統計算越能體現AFT的優勢。

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

目前國內針對安全閥的選型主要參照GB/T12241-2005和ARI520兩個標準，兩個標準稍有差別。

4　AFT　AROOW在安全閥選型中的應用

AFTAROOW軟件是美國AFT公司開發的流體力學軟件，其主要用來進行可壓縮流體管徑計算、壓降計算、流量分配計算，風機、壓縮機選型，聲阻塞（sonicchoke）預測，可計算各點壓力、密度、溫度等變化等，安全閥選型等。

軟件中內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，選擇不同安全閥類型，幾乎涵蓋了當前所有的布置方式。

AFTA roow中進行安全閥選型計算時可以采用兩種方法：

試算法，通過多次輸入安全閥有效通流面積來校核整個系統是否滿足系統要求；

目標自動求解法，用戶直接定義泄放量，軟件自動求解安全閥有效流通面積。

推薦采用目標自動求解方法，該方法設置簡單，求解速度快，可快速得出需要的計算結果。

如右圖是一個安全閥選型模型，直接定義了泄放量，然后排放到大氣中。

針對上述模型，采用目標自動求解時，需要如下步驟：

（1）激活AFTArrow中選裝模塊（GSC）；

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

（3）定義泄放量，在目標控制欄中將泄放量作為目標，輸入目標值后運行軟件即可得出結果。

AFTArrow軟件對安全閥的選型結果與目前國內多數設計院或工程公司使用的計算選型軟件Instrucalc結果基本一致，但因AFTArrow軟件考慮了安全閥真實背壓，計算的結果相對來說更準確。從一些算例來看，計算結果中的安全閥的有效通流面積都較Instrucalc稍大，但均不超過5%。

總的來說，AFTArrow軟件對于提高安全閥泄放系統計算分析和安全閥選型的效率和準確性是非常有利的。

參考文獻：

[1]劉明鋼.壓力容器安全閥選型和使用應注意的問題 [J].煤礦設計,2006(06).

[2]趙科.安全閥在高壓蒸汽采暖管道中的應用[J].科技信息,2011(07).

[3]薛渝.鍋爐安全閥排放量計算公式的應用[J].能源研究與利用,2005(04).

[4]唐桂華，液化石油氣儲罐安全閥的選型及計算 [J].油氣儲運,1984(01).