API520-安全阀计算PART1(中文版)

炼油厂泄压装置的定径、选择和安装第I部分定径和选择!引言范围本推荐方法适用于炼油厂及相关工业中最大允许工作压カ为15psig(103kPag)或更高的设备所用泄压装置的定径与选择。本方法所涉及泄压装置是对无火压力容器和相关设备进行保护,防止因操作故障和火灾而出现超压。本方法包括基本定义、各种泄压装置的操作特性和应用方面的资料以及基于牛顿型流体稳态流动时泄压装置的定径程序和方法。泄压装置仅用于容器的超压保护,对极端高温环境如火灾情况下容器的结构故障并不提供保护。参阅APIRP521中有关降压及限制热输入的相应资料。APIStd2000所涉及的常压、低压储罐及用于运输散装产品的压カ容器或集装箱不在本方法内容之列。受火压カ容器超压保护规范的相关内容在ASME《锅炉与压カ容器规范》第I卷及ASMEB31.1中,本方法并不涉及此内容术语至1.2.3对本方法中有关泄压装置及其尺寸特性和操作特性的术语予以定义。确切的讲,这些术语是出现在各节正文和相应的说明中。泄压装置泄压装置(pressurereliefdevice):是靠进ロ静压驱动,在出现事故或エ况不正常时开启,以防止内部流体压カ的上升超过规定数值。该装置也能设计成防止过量的内部真空。该装置可以是泄压阀、非重新闭合泄压装置或真空解除阀。泄压阀(pressurereliefvalve):是ー种能开启泄压后关闭以防止工况恢复正常后流体继续流出的泄压装置。a.泄放阀(reliefvalve)是ー种由阀上游的静压驱动的弹簧载荷式泄压阀。阀的升程,通常与超过开启压カ的压力增加值成正比。泄放阀主要用于不可压缩流体。【液体】b.安全阀(safetyvalve)是ー种由阀上游的静压驱动,具有快速开启或突跳特性的弹簧载荷式泄压阀。安全阀通常用于可压缩流体。【气体】c.安全泄放阀(safetyreliefvalve)是ー种根据用途之不同,可用作安全阀,亦可用作泄放阀的弹簧载荷式泄压阀。【气液两相】d.常规式泄压阀(conventionalpressurereliefvalve)是ー种工作特性直接受阀后背压变化影响的弹簧载荷式泄压阀。e.平衡式泄压阀(balancedpressurereliefvalve)是ー种采用波纹管或其它措施以使背压对阀工作特性的影响减至最小的弹簧载荷式泄压阀。【利用空间抵消了出口管线造成的背压】f.先导式泄压阀(pilotoperatedpressurereliefvalve)是ー种主要泄放装置或主阀与自身驱动的辅助泄压阀(导阀)协同工作并受辅助泄压阀控制的泄压阀【由辅助阀来泄压，可以忽略所有的背压实现安全阀的泄放】。非重新闭合泄压装置(non-reclosingpressurereliefdevice)：是ー种开启后不能再自动关闭的泄压装置。可提供手动重新设定的方法。爆破片装置(rupturediskdevice):是ー种不能再关闭的泄压装置,其由装置进口和出口的静压差驱动,通过爆破片的破裂起作用。爆破片装置包括爆破片(rupturedisk)和爆破片夹持器(rupturediskholder)〇a.爆破片(rupturedisk)是爆破片装置的承压、对压カ和温度敏感的元件。b.爆破片夹持器(rupturediskholder)是ー种包容和夹持爆破片以固定其位置的装置。(有些爆破片直接安装在标准法兰间而无须夹持器。)c,无碎片型爆破片(nonfragmentingrupturedisk)是ー种安装在其它管道部件(如泄压阀)上游,其爆破时不会影响这些部件功能的爆破片。销动式装置(pin-actuateddevice):是ー种非重新闭合泄压装置,其由静压驱动，通过弯曲或断裂用来固定活塞或堵塞的销钉而工作。当销钉弯曲或断裂时,活塞或堵塞就会立即到达全开位置。泄压装置的尺寸特性实际排放面积(actualdischargearea):确定通过阀门流量的最小净面积。帘面积(curtainarea);是阀瓣开启而在阀座上方的阀座表面与开启高度之间的圆柱或圆锥排放面积。有效排放面积(effectivedischargearea):使用有效排量系数按本推荐方法中的初步定径公式来计算泄压阀所需最小排放量的名义面积或计算面积。APIStd526列出了喉径代号从“D”到“T”的有效排放面积。通孔面积(borearea):阀座在最小横截面处的流动面积。又称阀座面积、阀座喉部面积和喉部面积。蓄压室(huddlingchamber):位于泄压阀阀座下游,帮助阀开启的环状室。进口口径(inletsize):除非另有规定,即指阀进ロ连接处的公称管径(NPS)。出口口径(outletsize):除非另有规定,即指阀出口连接处的公称管径(NPS)。开高(lift)：当阀泄放时，阀瓣离开关闭位置的实际行程。最小净流动面积(minimumnetflowarea):爆破片完全破裂后,适当考虑各结构元件对通过爆破片装置所可能产生的减小净流动面积这ー影响后的计算净面积。用于定径目的的净流动面积不大于爆破片装置的公称管面积。操作特性排量系数(coefficientofdischarge):阀的质量流量・与理想喷嘴的质量流策:之比。它是用于计算泄压装置的流量。a,有效排量系数(effectivecoefficientofdischarge)是一名义值,与有效排放面积结合用以计算泄压阀所需最小排放量。该排放量依据本推荐方法中的初步定径公式确定。b,额定排量系数(ratedcoefficientofdischarge)是依据适用的规范或法规确定,与实际排放面积结合用以计算泄压阀的额定排放量。系统压カ和温度(systempressureandtemperature)(参见图1和图26中有关以下压カ术语的图表说明)a,最高操作压カ(maximumoperatingpressure)是系统正常操作期间期望的最大压カ。b.最高允许工作压カ(maximumallowableworkingpressure)(MAWP)是整个容器在规定温度下正常运行时顶部允许的最大表压カ,该温度是与最高允许工作压カ相一致的指定温度。最高允许工作压カ是依据容器设计准则对于容器的各个构件的实际名义厚度所确定的内部或外部压力的最小值,不包括因腐蚀和压カ以外的载荷而附加的金属厚度。最高允许工作压カ是保护容器的泄压装置的压カ设定基础。最高允许工作压カー般大于设计压カ,但在设计准则仅用于计算各个构件的最小厚度和计算并非用于确定最高允许工作压カ的值时,最高允许エ作压カ应与设计值相同。c.设计压カ(designpressure),容器的设计压カ及设计温度是依据容器设计准则用于确定各个构件的最小允许厚度和物理特性。设计压カ由用户选定,以提供ー个合适的压カ极限,此极限大于正常操作期间所预期的与温度相一致的最为苛刻的压カ条件。设计压力也就是订购单上指定的压カ。在没有确定最高允许エ作压カ的情况下,该压カ可以作为最高允许工作压カ使用。设计压カ等于或低于最高允许工作压カ。d.积聚(accumulation)是在泄压装置排放过程中,允许压カ増加超过容器的最高允许工作压カ的压カ数值,以压カ单位或以最高允许工作压カ或设计压カ的的百分数表示。依据适用的规范对操作故障和火灾确定最大允许积聚。【是以最高允许压カ为基准的,超过压カ是超过整定压カ部分的压カ数值】e,超过压カ(overpressure)是压カ增加超过泄放装置的整定压カ、以获得额定排量的压カ数值,以压カ单位或以整定压カ的百分数表示。只有在泄压装置定压在容器的最高允许工作压カ时开启,超过压カオ与累积相等。f.额定排量(ratingrelievingcapacity)是适用的规范或法规允许用作泄压装置使用基准的那部分排量。其由制造商提供。注:装置上所标明的排量是依据相应规范所要求的以蒸汽、空气、气体或水作为介质的额定排量。装置压カ(devicepressure)(参见图1、图26、图27、图28和图29中有关以下压カ术语的图表说明)a,整定压カ(setpressure)是在工作条件下,泄压装置设定在开启时的进ロ处的表压。b.冷态试验差压カ(colddifferencetestpressure)(CDTP)是在试验台上将泄压阀调整到开启时的压カ。冷态试验差压カ包括对使用条件下背压或温度或两者的修正。c.爆破压カ(burstpressure),在指定温度下爆破片的爆破压カ是爆破片即将爆破前的上游静压与其下游静压的差值。当下游静压为大气压カ时,爆破压カ即是上游静表压。d.标记爆破压カ(markedburstpressure),或爆破片的额定爆破压カ是爆破片在指定温度下由试验确定并由制造商标明在标签上的爆破压カ。如果用户没有特别指定,标记爆破压カ可以是制造范围内的任何压カ。标记爆破压カ适用于同一批次中所有的爆破片。e,指定爆破压カ(specifiedburstpressure)是由用户特别规定的爆破压カ。标记爆破压カ可能高于或低于指定爆破压カ,但必须在制造范围之内。在确定指定爆破压カ时，用户对制造范围、附加背压和指定温度的考虑会很谨慎。f.爆破压カ允差(burst-pressuretolerance)是爆破片在指定温度下爆破时的压カ与标记爆破压カ的偏差值。g.同批次爆破片(alotofrupturedisks)是指制造时间、尺寸、材料、厚度、型式、制造工艺以及热处理都相同的ー批爆破片。h,制造范围(manufacturingrange)是指爆破片必须标明的压カ范围。制造范围通常由制造商以指定爆破压カ的百分比的形式编成目录给出。该目录上的制造范围经用户和制造商协议后可以更改。i,背压(backpressure)是由于排放系统的压カ而存在于泄压装置出口处的压カ。背压是附加背压(superimposedbackpressure)和排放背压(built-upbackpressure)的总和。j.排放背压(built-upbackpressure)是泄压装置开启后,由于流动而在泄压装置出I口处形成的压カ。k,附加背压(superimposedbackpressure)是泄压装置需要开启时存在于出口处的静压。它是因为其它原因在排放系统中产生的压カ。该压カ可能是恒定的,也可能是变动的。I,启闭压差(blowdown)是泄压阀整定压カ和关闭压カ的差值,以整定压カ的百分比或压カ单位表示。m,开启压カ(openingpressure)是阀瓣具有可测开高或是流体连续排出时增加了的进ロ静压值。阀瓣具有可测开高和流体的连续排出能由视觉、触觉或听觉予以确定。n.关闭压カ(closingpressure)是阀瓣重新与阀座接触或阀瓣的开高为零时减小了的进口静压值。阀瓣重新与阀座接触和开高为零能由视觉、触觉或听觉予以确定。〇,前泄(simmer)是开启前进ロ静压低于整定压カ时阀瓣与阀座之间有可听见或可看见的可压缩流体的逸出。p.泄压阀的操作比(operatingratio)是系统最大操作压カ与整定压カ之比。q.爆破片的操作比(operatingratio)是系统最大操作压カ与下列和爆破片相关的ー个压カ(参见图28和图29)之比。.若标记爆破压カ高于40psi：操作比是系统最大操作压カ与标记爆破压カ之比。.若标记爆破压カ等于或低于40psi：操作比是系统最大操作压カ与标记爆破压カ减去2psi后所得压カ数值之比。r.泄漏试验压カ(leak-testpressure)是阀座泄漏试验时规定的进ロ静压カ。s,泄放条件(relievingconditions)ー词是用于表明泄压装置在超压情况下的进口压カ和温度。泄放压力等于阀的整定压カ(或爆破片的爆破压カ)与超过压カ之和。(泄放条件下流体的温度可能高于或低于操作温度。)t,指定爆破片温度(specifieddisktemperature)是爆破片预期爆破时的温度。制造商用该温度来确定标记爆破压カ。指定爆破片温度极少情况下是容器的设计温度,甚至不会是操作温度或泄放温度,这取决于泄放系统的结构。1.3参考出版物本推荐方法引用下列现行版本的标准、规范和出版物:APIRP520《炼油厂泄压装置定径、选择和安装》第H部分,“安装”Std526《钢制法兰连接泄压阀》Std510《压カ容器检查规范ー维修检查、评定、修理和更换》RP521《泄压和减压系统指南》Std527《泄压阀阀座的密封性》RP576《泄压装置的检查》Std2000《通大气储罐和低压储罐（非冷藏和冷藏）》ASME《锅炉和压カ容器规范》第I卷“动カ锅炉”，1998《锅炉和压カ容器规范》第印卷“压カ容器”,第一分册,1998B31.!《动カ管线》,1995,最近的附录B31.3《过程管线》,1996,最近的附录压カ容器要求最高允许积聚压カ

（仅为受火工况）多阀安装时

最高允许积聚压カ

（非受火工况）单阀安装时

最高允许积聚压カ

（非受火工况）最高允许工作压カ

或设计压カ

（见注4）最高期望操作压カ

（见注5和6）容器压カ泄压阀的典型特性压カ容器要求最高允许积聚压カ

（仅为受火工况）多阀安装时

最高允许积聚压カ

（非受火工况）单阀安装时

最高允许积聚压カ

（非受火工况）最高允许工作压カ

或设计压カ

（见注4）最高期望操作压カ

（见注5和6）容器压カ泄压阀的典型特性 受火工况定径时120—的最高泄放压カ最大允许工作压カ(表压)的百分比9C过程工况定径时 多阀安装的最高泄放压カL过程工况定径时单阀安装的最高泄放压カ辅助阀的最高I 1一允许整定压カ（受火）超压（最大）附加阀的最高J 允许整定压カ（过程）单阀BftL最高允许整定压カ（典型）一启闭压差（典型）（见注6）单阀关闭压カ密封试验压カ（典型）85―注:L该图符合ASME《锅炉与压カ容器规范》第vm卷要求,其中最高允许工作压カ大于30psi；.所示压力条件适用于安装在压カ容器上的泄压阀;.整定压カ允许偏差应与适用的规范一致;.最高允许工作压カ等于或大于相应设计温度下的设计压カ;.操作压カ可以高于或低于90；.ASME规范第训|卷,第一分册,附录M应是启闭压差和压差的指导性文件。图1ー泄压阀的压カ关系图2泄压装置2.1概述本章阐述了单独或组合使用的泄压装置的基本原理、操作特性、应用场合及其选择。这些装置包括弹簧载荷式和先导式泄压阀、爆破片装置以及其它的泄压装置。本文对这些装置进行了阐述和图示（图2-18）说明。2.2泄压阀2.2.!弹簧载荷式泄压阀2.2.1.I常规式泄压阀常规式泄压阀（见图2和5）是ー种自动动作的弹簧载荷式泄压阀,其在预先确定的压カ下开启,并从容器或系统中泄放流体以保护容器或系统免受超压。图5所示小规格阀门通常用作热膨胀泄放阀。弹簧载荷式泄压阀基本元件包括:连接在被保护容器或系统上的进口阀座、控制流过阀座流体的可移动的阀瓣和控制阀瓣位置的弹簧。在正常的系统操作条件下,进口压カ低于整定压カ,阀瓣坐在阀座上同时阻止流体流出阀座。弹簧载荷式泄压阀涉及多种术语,例如安全阀、泄放阀和安全泄放阀。这些术语通常分别用于气体或蒸气介质、液体介质或多种介质用的阀门。泄压阀,这个更多的总称,用于本文并应用于所有三种情况。常规弹簧载荷式泄压阀的动作基于力的平衡（见图19）〇当系统压カ等于阀门整定压カ时,弹簧カ预先设定到等于进ロ介质作用在关闭阀瓣上的カ。当进口压カ低于整定压カ时,阀瓣仍旧坐在阀座上处于关闭位置。当进ロ压カ高于整定压カ时,作用在阀瓣上的压カ克服弹簧カ，同时阀门开启。当进ロ压カ降低到低于整定压カ的某个值时，阀门再次关闭。常操作条件下,阀门处于关闭状态时,见图19A,作用在阀瓣表面（面积“A”）上的系统或容器压カ被弹簧カ抵消。随着系统压カ接近阀门的整定压カ,阀瓣与阀座之间的作用カ接近零。用在蒸气或气体介质中时，阀门在突跳前可能会有前泄。当容器压カ非常接近整定压カ时,可以听到介质流过阀座表面进入蓄压腔“B”。由于反冲盘与调节圈间节流作用的结果,蓄压腔“B”内的压カ增加（见图19B）o因为这时压カ作用在更大的面积上,产生一个通常被称为膨胀力的附加カ来克服弹簧カ。通过调节调节圈，便可以调阀帽阀杆调整螺钉阀盖弹簧节环形流道缝隙的大小,从而控制蓄压腔“B”内的压カ。这种蓄压腔内被控制的压カ将克服弹簧カ,导致阀瓣离开阀座,阀门突跳开启。一旦阀门已经开启,“C”处便会产生附加增压（见图!9C）o这是由于突然的流量的增加以及由反冲盘裙边的内沿ヮ调节圈外径所围成的“ー个环形流道上的节流所造成的。这些“c”处的附加カ会导致阀瓣在突跳时达到足够的开启高度。流量始终被阀座与阀瓣间的开度限制着，直到阀瓣离阀座的开启高度接近1/4喉径。当阀瓣达到这种程度的开启高度以后，流量便由喉部通孔面积控制而不是阀座表面间的面积了。当进ロ压カ已经降到低于整定压力足够多，以致弹簧力足以克服“A”，“B”,“c”三处カ之和时，阀门关闭。阀门回座时的压カ就是关闭压カ。整定压カ与关闭压カ的差称为启闭压差。图20表示的是阀瓣从整定压カ（图中A点）经历超压阶段到达最大泄放压カ（B点）,经历启闭压差阶段回到关闭压カ（C点）的全部行程。液体介质用弹簧载荷式泄压阀液体介质用阀门不会像蒸气介质用阀门那样突跳（见图21）,因为液体流动不产生象蒸气流动那样的膨胀カ。液体介质用阀门必须依靠反作用カ来达到开启高度。当阀门关闭时，作用在阀瓣上的力与应用于蒸汽介质中的作用的力是相同的，直到达到力的平衡，即保持阀座关闭的合力接近零。从这时起,カ的关系就完全不同了。在最初开启时,逸出的液体形成一层非常薄的流体,见图21A,在阀座表面间迅速扩展。液体冲击阀瓣反冲盘的反作用面，并被折流向下,产生向上推动阀瓣和反冲盘的反作用（涡轮）カ。在最初的2%〜4%的超过压カ范围内,这些力通常建立得很慢。随着流量逐渐增加,流过阀座的液体的速度头也在增加。这些动量作用カ与快速泄放的液体介质由于从反作用表面（见图21B）被折流向下所产生的作用カ的合力足以使阀门达到全开。通常情况下,在2%〜6%的超过压カ下,阀门会突然间波动到50%〜100%的全开高。随着超过压カ增加,这些カ继续增加,推动阀门达到全开。ASME鉴定的液体介质阀门的排放量，要求阀门在io%或更小的超过压カ下，达到全部的额定排量。在阀门关闭的过程中,随着超过压カ减小,液体介质动量和反作用都减小,弹簧カ推动阀瓣返回与阀座接触。过去,许多用在液体介质中的泄压阀都是为可压缩（蒸气）介质设计用的安全泄放阀或泄放阀。许多这样的阀门当用在液体介质时,需要高的超过压カ（25%）才能达到全开高和稳定的工作,这是因为液体介质无法提供蒸气介质那样的膨胀カ。在需要液体泄压阀在积聚10%内工作的场合中,在阀门定径时,排量的计算要用上保守的系数0.6。结果，许多设置都是超规格的,而且也经常出现工作不稳定的现象。对这种类型阀门的定径规范见3.9。液体介质用阀门在10%的超过压カ下的性能和需要排量鉴定的规定已经被列入ASME《锅炉和压カ容器规范》第W!卷和其它的国际标准中。按照要求，在10%超过压カ下，达到全开启、稳定工作和额定泄放量的液体介质用泄压阀已经研制出来。有些阀门的结构启闭压差是可以调节的。有些阀门设计成在液体和气体介质中都能工作。但这样的阀门取决于介质是液体、气体还是两者的混合而表现不同的操作特性。例如，许多液体介质用泄压阀，用在气体介质比液体介质中,会有大很多的启闭压差（通常是20%）。另外,如果阀门用液体介质整定后,用在气体或蒸气介质中或相反时,整定压カ会发生ー些变化。体介质用泄压阀的定径准则见3.8。如果需要的是气体介质的排量，3.6.2或3.6.3可用来进行初步的定径计算。液体和气体介质用阀门定径用的排量鉴定数据应从制造商获得，用于阀门最终的定径和应用。当被泄放介质可能是液体、气体或是多相混合时，液体（或气液共存）介质用弹簧载荷式泄压阀和为了使背压的影响减至最小而设计的弹簧载荷式泄压阀，建议按照气液两相介质应用设计。许多制造商建议如果在阀门进口处两相混合的质量百分比是蒸气占50%或者更低时,应选用液体或液气混合介质用阀门。另外,如果介质流中液体与气体的比例不确定,应选用专门为液体介质或气液混合介质设计的阀门。设计用于液体和气体介质的泄压阀,应指定通常阀门所被暴露在的介质。例如,如果ー个液体和气体介质用阀门被安装在有液相界面容器的蒸气区域时,阀门应被说明为气体介质用。印在铭牌上的阀门排量是单位为SCFM的空气排量。如果液体和气体介质阀门安装在换热器水ー侧,那么阀门应被指定为液体介质用。这种阀门应有一个单位为GPM的水的排量标记。在有些场合中，阀门有可能需要泄放液体或是气体,这要取决于导致超压的条件（例如换热器管破裂）。在这种情况下,推荐选用液体介质或是气液共用阀门。平衡式泄压阀平衡式泄压阀是利用波纹管或其它平衡阀瓣的方法使背压对阀门的性能特性影响减至最小的一种弹簧载荷式泄压阀（见图3和4）〇调整螺钉阀盖—“二•・珍--,注::w黄 ：一•波纹管ー宀旗1瓣、阀座密封面调节圈阀体——レ阀座-——（喷嘴）图3——平衡波纹管式泄压阀平衡活塞泄出口（敞开）阀座密封面调整螺钉- ...•，.ゴ:..”浦■■ ,小・阀座——图4——带辅助平衡活塞的平衡波纹管式泄压阀当附加背压作用在弹簧载荷式泄压阀的出口时,该压力作用在阀瓣上作为弹簧的附加カ。这个附加力增加了非平衡式泄压阀开启的压カ。如果附加背压是变化的,那么阀门开启的压力也会变化（见图22）〇在平衡波纹管式泄压阀中,波纹管以Ab的压力面积（约等于阀瓣的密封面积An）连接在反冲盘上（见图23）。这样就在阀瓣上隔离出ー块约等于阀瓣密封面积的背压作用面积。有了波纹管的附加作用，尽管背压有变化,泄压阀的整定压カ仍会保持恒定。应注意的是，平衡波纹管弹簧载荷式泄压阀的波纹管的内部面积是参照的阀盖内的大气压カ。为了波纹管的正常性能,牢记住平衡式泄压阀阀盖必须始终通向大气是十分重要的。如果阀门安装在与大气接通会带来危险或环境法规不允许的地方,那么泄出口应用管子连接到ー个没有背压（它可能影响泄压阀整定压力）的安全地点。些阀门的设计中也用到了其他平衡弹簧载荷式泄压阀的方法,比如密封的活塞。这些设计特性在一定程度上类似于平衡波纹管的设计。当附加背压恒定时,弹簧カ可减小,以弥补背压对整定压カ的影响,而平衡式阀门则不需要。有些情况下,附加背压不总是恒定的,这些情况必须仔细评估。在排放背压（泄放阀开启后,流体流过下游管道所产生的背压）对于常规泄压阀过高的场合中（见333.1）,应考虑采用平衡式泄压阀。关于背压的更详细论述以及背压对泄压阀性能和排量的影响详见3.3〇平衡式泄压阀也是ー种将阀门内的导套、弹簧、阀盖和其它顶部的工作零件从泄放流体中隔离出来的方法。这一点对于关注流体会对这些零件产生腐蚀破坏的场合是十分重要的。2.2.2先导式泄压阀先导式泄压阀是由通常附有一个浮动的不平衡活塞部件的主阀和一个外部的导阀组成（见图6至10）。活塞的设计是顶部面积比底部面积更大【必须顶部面积大,这样会确保能自动关闭1在达到整定压カ前,顶部和底部表面承受相同的进口操作压カ下。由于顶部活塞面积更大，净作用カ保持活塞紧压在主阀阀座上。随着操作压カ的增加,阀座的净作用力增加,以使阀门关闭的更紧密。这个特点允许大多数先导式阀门被用在最大期望的操作压カ高于图1所示的百分比场合中。在整定压カ下,导阀将活塞顶部的压カ泄出,造成此时净作用カ向上,导致活塞开启,流体通过主阀。经过超压阶段后,导阀关闭活塞顶部的泄出口，因此重新建立压カ，净作用カ导致活塞回座。

FlowingType式泄压阀的主阀可用膜片代替活塞,作为阀门的不平衡运动元件。通常关闭主阀进ロ的阀瓣与柔性膜片组合一起（见图10）。外部的导阀起着同样的作用:感受介质流体的压カ;在整定压カ下,泄出膜片顶部压カ;一旦介质流体压カ减小,膜片重新承压。与活塞阀类似,由于膜片承压面积不等,阀座密封カ随着操作压力成比例增加。2.2.23不同于常规或平衡式弹簧载荷阀门，主阀活塞或膜片的开启高度不受排放背压的影响。这就允许在排放泄出连接管中存在较高的压カ。根据导阀的设计情况及用户的要求,导阀泄出口或是直接排放至大气或是排放到主阀出口。只有整定压カ不受背压影响的平衡式导阀,将它的排放管安装到压カ变化的地方（例如主阀出口处）。对于非平衡式导阀,背压的微小变化是可以接受的（见333.1）。2.2.2.5当在阀门泄放侧的压カ高于阀门进ロ压カ的可能性存在时,需要安装回流保护器。较高的泄放压カ能在膜片或活塞上产生足够的向上カ而开启阀门,同时造成流体回流。回流保护器使得泄放压カ在膜片或活塞上提供向下的净作用力以保持阀门处于关闭状态（见图7）。回流保护器的正常工作对于进ー步的确保阀门内没有流体回流发生是很关键的。回流保护器内的材料和密封的选择应与先导式泄放阀相一致。控制主阀的导阀既可以是突开作用的阀,也可以是调制作用的阀。突开作用的导阀（如图24所示）可使主阀在无超压的整定压カ情况下,达到全开启。调制作用的导阀（如图25所示）开启主阀的开高仅能满足所需的泄放量。导阀既可以是流动型,也可以是非流动型。当主阀开启时,流动型允许介质流体连续流过导阀;而非流动型的则不允许。为了减少水合物的生成（结冰）或在装载流体中的固体颗粒影响导阀性能的可能性出现,通常建议大多数场合使用非流动型导阀。式泄压阀可用在液体和蒸气介质中。有些先导式泄压阀的操作特性不受介质状态（液态或气态）的影响，因而推荐这些类型用在两相流场合中。主主WE座出ロ敏感度调节导网阀座内压感成ロ导阀供压管线L导阀过滤器11y/（可选择的）图8——调节型先导阀（流动型）感应膜片图9感应膜片图9——带非流动调制型导阀的先导式泄放阀整定压カ调整2.2.2.9类似于软座弹簧载荷式阀门,大多数主阀及其导阀中用到了非金属元件,因此操作温度和流体相容性会限制它们的使用。此外,象所有泄压装置ー样,流体特性如聚合或结垢的敏感程度、粘度、固体的存在以及腐蚀等问题都要考虑。向制造商咨询以保证所拟定的用途与选用的阀相适应。

导阀弹簣导師压导阀弹簣导師压力感应ロ感应鹿固定节流孔图!0——低压先导阀微片型）2.3爆破片装置概述爆破片装置是非重新闭合泄压装置,其用来保护容器、管道和其它承压元件,避免出现过高压カ或真空度。爆破片装置可单独使用，也可与其它泄压装置组合使用。它们也被用作冗余泄压装置。由于没有运动零件,爆破片装置结构简单、可靠,而且比其它泄压装置动作更快。爆破片装置动作反应快,足以泄放有些类型的压カ脉冲。由于重量轻,爆破片装置可用对于泄压阀不实际的高合金和耐腐蚀材料制造。爆破片可用于蒸气（气体）或液体介质系统的压カ泄放。而且，爆破片也可设计用在高粘性流体介质中。当爆破片装置用在液态介质中时,应仔细评估,以保证爆破片的设计用在液态介质中是合适的。用户应向制造商咨询关于液态介质中爆破片应用情况的相关信息。爆破片也是ー种对温度敏感的装置。爆破压カ可随着爆破片装置的温度不同而有很大的变化。这个温度可能不同于通常的流体操作温度。随着爆破片温度的增加,爆破压カ通常减小。由于温度的影响取决于爆破片的设计及其材料,所以应向制造商咨询具体的应用问题。正是因为这些原因,爆破片必须指明其预期爆破时的压カ和温度。安装时必须注意避免损坏爆破片,并确保爆破片和夹持器相对介质的流动的方向安装正确。损坏的或安装方向不正确的爆破片可能在比标记爆破压カ高很多的压カ下オ会爆破，这取决于爆破片类型。具体类型爆破片的破损或错误的安装方向对爆破片的影响，向制造商咨询。必须注意遵循制造商对爆破片安装过程中的螺栓扭矩和紧固步骤的要求。不合适的扭矩也可能影响爆破片的爆破压カ。爆破片装置的应用单独使用、组合使用与火灾エ况中应用爆破片可用在非重新闭合装置适合的任何需要超压保护的场合中。这包括ASME规范UG-134中说明的单独使用、组合应用以及火灾エ况。依照ASME规范第皿卷，图26给出了爆破片与被保护设备的压カ关系。安装在泄压阀进口处的爆破片装置ASME规范第VID卷第一分册中,也允许爆破片与泄压阀组合使用（见图17）。爆破片用在泄压阀上游:封闭系统以满足泄漏标准;为泄压阀提供腐蚀保护;减少阀门的维修。当爆破片装置安装在泄压阀进ロ时,装置被认定是紧密相连的,指定的爆破压カ和整定压カ应是相同的名义值。当安装在液相介质中时，爆破片和阀门的紧密连接以减少对阀门的冲击载荷是尤其重要的。按照ASME规范第VID卷第一分册UG-127中规定,爆破片与泄压阀之间的空间应有泄出口、压力表、试验用旋塞阀或合适的报警指示器。有压カ表、无警报或其它装置的无泄出口隔段空间，不推荐作为合适的报警指示器。告诫用户:如果在爆破片和泄压阀之间的无泄出口隔段空间内建立背压,会造成爆破片不在允差范围内爆破,而且还会因为腐蚀或其它原因造成爆破片泄漏。安装在泄压阀出口处的爆破片装置爆破片装置可安装在泄压阀的出口,使泄压阀与大气或下游流体隔离。阀门设计时应该考虑到,不管阀门与爆破片之间可能积聚的背压有多大,阀门在正常的设定压カ下都会开启。其他要求和考虑的内容参见ASME规范的UG-127。强腐蚀性环境中的应用在强腐蚀环境中应用时,经常同时使用两个爆破片。一个双爆破片部件是由装在ー个专用的夹持器中而它们之间有一个蒸气空间的两个爆破片组成的。如果第一个爆破片因腐蚀发生泄漏，第二个爆破片会挡住流体。爆破片之间的蒸气空间应有泄出口、压カ表、试验用旋塞阀或用于监测压カ建立的合适的报警指示器。这样也给了用户需要更换爆破片的提示。23.2.5高粘性环境中的应用爆破片可用在高粘度流体工艺中,包括无砂泥浆,其中介质流体直接通过爆破片进ロ以防产生介质沉积，否则可能影响爆破片性能。向爆破片制造商咨询这些应用情况下的详细信息。爆破片的类型有3种主要的爆破片类型:1）正拱型,拉伸载荷。2）反拱型,压缩载荷。3）石墨型,剪切载荷。.!正拱型实心金属爆破片正拱形爆破片是一种成形的（圆拱形的）、实心的金属片,当其凹侧面受到额定压カ时破裂（见图11）。这种爆破片通常是角座型结构,并且操作压カ用到爆破片的标记爆破压カ的70%（即70%的操作比）时仍有令人满意的使用寿命。向制造商咨询考虑中的指定爆破片的实际推荐操作比。如果存在真空或背压情况，爆破片必须配备支撑以防止翻转弯曲。这类爆破片具有随机的破口模式,同时被认为是碎片型的,因此不适合安装在泄压阀上游。2.3.3.2正拱型刻痕爆破片刻痕的正拱型爆破片是一种成形的（圆拱形的）金属片,当其凹侧面受到额定压カ时,沿着刻痕线破裂（见图12）。有些爆破片的设计当操作压力用到爆破片的标记爆破压カ的85%——90%（即85%—90%的操作比）时仍有令人满意的使用寿命。向爆破片制造商咨询考虑中的指定爆破片实际推荐的操作比。大多数的结构设计在无真空支撑时能经受住真空条件。如果存在背压,爆破片需要配备支撑以防止翻转弯曲。由于刻痕线决定破口模式,因此这种类型的爆破片制造成无碎片型,同时可以安装在泄压阀的上游。在相同的爆破压カ下,刻痕正拱形爆破片是比非刻痕结构用更厚的材料制成,且能对机械损伤提供附加的抵抗力。2.333正拱形复合爆破片2.33.3.I正拱形复合爆破片是ー种平面的或圆拱形的多片结构的爆破片（见图13）〇圆拱形的复合爆破片是按凹侧面达到额定压カ时破裂设计的。平面的复合爆破片可以设计成在额定压カ下任一或两个方向都能破裂。有些结构是无碎片型的,可用在泄压阀的上游。2.33.3.2圆拱形复合爆破片可用在平座或角座结构中。爆破压カ由顶部的缝隙与翼片和其下面的金属或非金属的密封件共同决定。复合爆破片通常用在爆破压カ低于正拱形非刻痕爆破片的场合中。由于所选用的密封材料的抗腐蚀性能好，复合爆破片的使用寿命可以更长。2.3.3.33顶部的缝隙与翼片为爆破片预先确定了开裂形状。如果存在真空或背压的情况，复合爆破片需要配备支撑以防止翻转弯曲（见图13）。圆拱形复合爆破片通常当操作压カ等于或低于80%的爆破片标记爆破压カ（即80%的操作比）时，有令人满意的使用寿命。向爆破片制造商咨询考虑中的指定爆破片的实际推荐操作比。2.3.33.4平面的复合爆破片可用于保护低压容器或隔离设备，如排气集管或泄压阀的出〇〇这种爆破片通常两侧加垫片,设计安装在配对法兰之间,而不用装在专用的爆破片夹持器内。平面的复合爆破片通常在操作压カ等于或低于50%的爆破片标记爆破压カ（即50%的操作比）时,有令人满意的使用寿命。向爆破片制造商咨询考虑中的指定爆破片实际推荐操作比。23.3.4反拱型爆破片典型的反拱型爆破片是一种成形的（圆拱形的）实心金属片,当其凸面侧受到额定压カ时破裂。反拱型爆破片是借助切刀、刀片、刀环或刻痕线等方法开启的。（见图14和15）反拱型爆破片可制成无碎片型的，适合安装在泄压阀上游。这种爆破片在操作压カ等于或低于90%的爆破片标记爆破压カ（即90%的操作比）下,有令人满意的使用正确的安装正拱形实心金属爆破片正确的安装正拱形实心金属爆破片嵌入型爆破片夹持器（所示为进口与出口）预组装侧夹或预组装螺钉爆破片预组装例夹或預组裝螺釘嵌入型爆破片夹持器（所示为进口和出口）图12—＞正拱形刻痕爆破片径向槽型密封件真空支撑真空支撑密封件正确的安装标准法兰标准法兰正拱形复合爆破片预组装侧夹ー径向槽型密封件真空支撑真空支撑密封件正确的安装标准法兰标准法兰正拱形复合爆破片预组装侧夹ー或預组装螺钉嵌入型爆破片夹持器（所示为进口与出口）寿命。向爆破片制造商咨询考虑中的指定爆破片实际推荐的操作比。由于反拱型爆破片是受作用在凸面一侧的压カ动作的,可采用更厚一些的爆破片材料,因此能减少腐蚀的影响，无需真空支撑,并在压カ、真空循环条件和压カ波动下提供更长的使用寿命。2.3.3.43安装在夹持器上的刀片应采用抗腐蚀材料,同时定期检查以确保足够的锋利去开启爆破片。钝的或破损的刀片可能妨碍爆破片正常开裂。压カ图!4——带刀片的反拱型爆破片2.3.3.5 石墨爆破片典型的石墨爆破片是由掺有粘结材料的细石墨棒经机械加工制成的（见图16）〇该爆破片依据压差工作,穿过中心隔膜或者网格部分。石墨爆破片在操作压カ到80%的爆破片标记爆破压カ（即80%的操作比）时,仍有令人满意的使用寿命,并可用在液体和蒸气介质中。向爆破片制造商咨询考虑中指定爆破片实际被推荐的操作比。如果存在真空或背压情况,爆破片应配备支撑以防止翻转弯曲。这种爆破片具有随机的破口模式,并被认定是碎片型结构,因此不适合安装在泄压阀上游。ー个被称为铠装的金属圈通常加在爆破片的外径处以协助支撑不均匀的管路载荷,同时使石墨圈外围破裂和介质流体喷出的可能性减至最小。正确的安装压カ图16——石墨爆破片

爆破片夹持器爆破片夹持器是用来将爆破片夹持在适当位置,并实现无泄漏的金属对金属的密封。夹持器的安装部位对于指定的制造商和爆破片类型通常是唯一的。爆破片夹持器可用在多种结构中,包括螺栓、焊接、螺纹连接等。最常见的结构是安装在标准管法兰之间的嵌入型的,而夹持器外径安装在法兰螺栓内侧。爆破片夹持器可采用多种材料和涂层。爆破片附件很多场合中,多种附件应用在爆破片装置中。以下简要描述了这些元件中的ー些及其应用情况。a,爆破指示器和传感器ーー这些装置主要能够提供监测爆破片或泄压阀的开启和/或泄漏的电子或机械信号。b,警报监测器ーー警报监测器用来监测爆破片指示器或传感器。警报监测器可带有固有的安全电路。c,隔热板ーー隔热板通常安装在高温介质中的爆破片前面,用来降低爆破片温度。d,挡板ーー当泄出口通向大气时,挡板用来偏转泄放介质的流向,以免喷向人员或设备。爆破片的选择和规格说明爆破片的选择要依据其所安装的系统的操作参数。这些操作参数应由购买者在购买爆破片时指定。这些参数包括但不仅限于:a,容器或管道的最高允许工作压カ;b,流体状态（气态、液态或多相）；c（操作压力和操作温度的范围;d,周期的或脉动的工作；e,所需的泄放量；f,上游或下游环境的腐蚀性；g,真空或背压条件；h,位于泄压阀的上游或下游；i,单独还是组合使用的装置。下面的爆破片参数是根据上述系统的操作参数而选择和确定的:a,爆破压カ和温度（见图26）；b,操作比、制造范围和爆破允差（见图28A,28B和28C）；c,爆破片类型、材料和结构;d,爆破片和夹持器规格（根据所需排量按3.11确定）。爆破片的选择爆破片的类型和基本性能特性描述见2.3.3,可用作选择的依据。系统压カ和爆破片装置操作特性之间的关系见图26。由于爆破片的标记爆破压カ可以是制造范围内的任意值,使用者应注意确保制造范围的上限不超过被保护设备的最高允许工作压カ。如图2?所示,当爆破片有正的制造范围时，爆破片的标记爆破压カ实际能比指定的压カ咼。爆破片可能被标记的爆破的最高压カ是其制造范围的上限。爆破片可能被标记的爆破的最低压カ是其制造范围的下限。图28A、28B和28C是爆破压カ、制造范围、爆破允差和操作压カ之间的常见关系的图线举例。爆破片的选择是ー个反复的、有时复杂的过程。以下给出的是无附加背压场合中,爆破片的选用步骤。如果需要的话,向制造商咨询协助。.选择制造范围的上限。这典型的依照由ASME规范或エ艺过程要求确定被保护设备的最高允许工作压カ。在有些场合中,比如组合使用或辅助装置的安装（见3.5.2）,制造范围的上限可能超过被保护设备的最高允许工作压カ。.从制造范围的上限中减去制造范围的正向部分,象制造商目录册中所列出的ー样,确定指定爆破压カ。.从指定爆破压カ中减去制造范围的负向部分,象制造商目录册中所列出的ー样,确定制造范围的下限。.用制造范围的下限除最高操作压カ,确定操作比。注:当用低于40psig的指定爆破压カ计算爆破片的操作比时,在计算操作比前,要从制造范围的下限中减去2psio.根据指定爆破压カ和制造范围选择爆破片,并比较该操作比和产品目录中列出的制造商的最大推荐操作比。如果该操作比高于制造商的最大推荐操作比,可以的话,为该爆破片类型选择更小的制造范围,或改变爆破片类型并重复步骤2至5〇附加背压很大程度上使爆破片装置的设计和选择过程复杂化。图29表示的是有附加背压的爆破片的举例。当选择指定爆破压カ和确定操作比时,附加背压的影响必须要予以考虑。在这ー过程中,还必须注意附加背压会被不经意的减小到小于用来指定爆破片的那个压カ,因为这样会导致不希望的爆破片的动作。对于大多数的封闭系统，附加背压通常在某个最小和最大压カ值间变化。对于这种特殊的爆破片装置的设计,附加背压通常不包括排放到该封闭系统的其它泄放装置所带来的压カ,除非该压カ会导致泄放压カ超过规范允许的积聚压カ。但是,当指定爆破片时,其他泄放装置泄放所产生的背压的影响仍需考虑，而且这种背压可能导致装置需要增加附件，比如用来保护爆破片的真空或背压支撑。2.3.6.2爆破片装置的规格说明用文件正确完整地记录过程条件和爆破片装置规格说明是恰当选择爆破片的ー个关键。附录A给出了爆破片装置的规格清单和完成规格清单的逐步导引。销动式装置概述销动式泄压装置是非重新闭合装置,其组成包括ー个运动阀瓣和一个安有销钉的外部机构。阀瓣暴露到压カ系统中,外部机构通过机械方法与阀瓣连接。销钉可能受拉伸载荷（断销）或受压载荷（弯曲销钉,见图18）。销钉限制着阀瓣的运动直到到达指定的设定压カ。此时,销钉失效，阀瓣开启。弯曲销钉装置弯曲销钉装置（见图18所示）,是受压缩载荷的销动式装置,同时也是使用最为广泛的销动式装置型式。受压缩载荷的弯曲销钉装置非常的稳定而且非常适于用在既有循环操作条件，又是操作压カ和整定压カ比大于等于90%的场合中。弯曲销钉装置可能对压差敏感。用户和制造商应审査装置两侧的操作条件。图18—弯曲销釘网整定压カ和温度销动式装置的整定压カ应由使用者确定,而名义整定压カ值的正负允许偏差与制造商商定。按照ASME规范Case2091要求的偏差是±5%。装置与介质接触的零件必须设计满足介质温度,以确保选用的零件是可用的。但由于销钉在介质的外面,并不暴露在介质温度下,而是暴露在外部环境中。因此,销钉必须按照外部环境温度设计以确保装置的整定压力正确地确定。承受压缩载荷的弯曲销钉对温度的敏感性低。如果销钉装置处在宽范围的环境温度或周边环境温度范围以外时,建议向制造商索要整定压カ的相关改变。在有些情况下，建议在装置出厂送货前进行指定的销钉温度试验。密封性弯曲销钉装置典型的采用弹性体密封。密封材料应仔细选择以保证既能满足化学环境条件和又能满足预料的在线温度要求。建议制造商送货前装置的密封性试验依照APIStd527进行。如果应用于真空工况和/或存在背压,制造商需要被提醒注意,确保该条件下适当的密封性。2.423标志和标签弯曲销钉装置应清晰标明流动的方向、整定压カ、名义规格、系列号、型号或类型代号、结构材料和制造商。每个销钉或贴附在装置上的标签应标明制造商、批号、装置型号或类型、整定压カ和销钉/装置鉴定者。批号应与装置序列号或装置中的销钉校准鉴定者一起出现在制造商的证明报告中。断销装置断销装置是ー种非重新闭合泄压装置,其可移动的阀瓣由受拉伸载荷的销钉固定在关闭位置。当压カ达到装置的整定压カ时,销钉断裂,阀瓣开启。断销装置通常与密封性倍受关注的泄压阀组合使用。例如，在腐蚀或振动环境中，如流体运输容器。ASME锅炉和压カ容器规范第VII!卷,仅允许断销装置与泄压阀组合使用。断销装置被设计在指定的压差内操作。如果在断销装置下游侧允许建压,开启压カ会增加。因此，断销装置与泄压阀之间需要备有压カ表、试验用旋塞阀、泄出口或用来监测两装置之间空腔压カ建立的适当的报警指示器。

其它类型的装置本节没有描述的其它的泄压装置偶尔被炼油厂和相关エ业提到。用户应向制造商咨询它们的设计和特殊应用的相关信息。弹簧カ关闭状态A弹簧カ阀门全开并排放图!9泄压阀动作过程（蒸气/气体介质）N瓣开后高度(百分比)图20——泄压阀阀瓣开启高度与容器压カ间的典型关系图弹簧カ反作用表面反作用表面液体闽门全开并排放液体餌门

初开21A弹簧カ图2121B液体介质用泄压阀

动作过程平衡阿舞和活塞排空型Ab=波纹平衡阿舞和活塞排空型Ab=波纹管有效面积:&=阿耨面积1an=旧座面积;小戸=活塞顶部面积,Fs=弹簧五Pv=容器压カ(表压)；Pa=附加背压,表压,磅/英寸ラ%,整定压カ,表压,磅/英寸、阀瓣或活塞的开启高度(百分比)阀瓣或活塞的开启高度(百分比)J V : ^^^^..,注:本图中,Pv=Ps：(PvXAM)=Fs(*g);P产fja..ャr* 岁^^^3)♦’上,、ゼ^^^^图23——背压对平衡式泄压阀整定压カ的典型影响图24—突开动作先导式泄压阀中阀瓣或

活塞开启高度与容器压カ间的典型关系图图25——调节动作先导式泄压阀中阀瓣或

活塞开启髙度与容器压カ间的典型关系图压カ容器要求普雪爆破片装置的典型特征最高允许积累压カ

（仅为受火工况）装有多个爆破片装置时最高允许积累压カ装有单个爆破片装置时最高允许积累压カ（非受火工况）最高允许的工作压カ或设计压カ（见注3）最高期望操作压カ

（见注5和6）最高允许积累压カ

（仅为受火工况）装有多个爆破片装置时最高允许积累压カ装有单个爆破片装置时最高允许积累压カ（非受火工况）最高允许的工作压カ或设计压カ（见注3）最高期望操作压カ

（见注5和6）---.---------mニニー「「「「二ニニニー21201615100500959085最大允许工作压カ(表压)ニニ----------ーニ--ニーニニ二二ニニニー受火工况定径时的最高泄放压カL过程工况定径时

最高泄放压カ-多个爆破片装置L单个爆破片装置 L辅助（受火工况）爆破片装置的最高允许标记爆破压カ（见注6）0ー超过压カ（量大值）附加爆破片装置

最高允许标记爆破压カ

（见注6）单个爆破片装置最高允许标记爆破压カ（见注6）注i1、本图与ASME锅炉和压カ容器规范第VHI卷中关于最高工作压カ大于30Psi时的规定的要求是一致的.2、图中标示的压カ条件是安装在压カ容器上的爆破片装置。3、在选择爆破片时必须要考虑最高允许工作压カ和操作压カ间的余量.4、允许的爆破压カ公差应与所釆用的规范相一致。5、取决于爆破片的设计,操作压カ可能高于或者低于90.6、爆破片的标记爆破压カ可能是小于等于最高允许标记爆破压カ的任意压カ值.零制造范围负制造范围（见注1）指定爆破压カカ定カ

压指压正和负的制造范围（见注2）+16%+12%+8%y%<-8%碳压力在制造范围内1、标记得破压カ不会超过指定爆破压カ。2、正的制造范围可能导致标记爆破压カ超过指定爆破压カ。图27—制造范围的类型与相应的标记爆破压カ容器压カ爆破片应用参数110——100 90 80 70 , 最髙爆破压カ-113.4—（包括5%爆破允差）3-108.0-1—最髙标记爆破压力】（容器的MAWP）力一制造范围2—96.0--最小标记爆破压カ一91.2 最小爆破压カ（包括5%爆破允差）コ一672」一最髙操作压カ"（操作比,70%的最小标记爆破压力）容器压カ爆破片应用参数22最髙爆破压カ（包括2Psi的爆破允差）3ツれ最髙标记爆破压カ1（容器的MAWP）——<►—制造范围2ー最小标记爆破压カ*ホ黑価rrホ顼少琛個,小刀 3—（包括2Psi的爆破允差）’14 —12.8―ー最髙操作压カ12一（操作比,80%的最小爆破压カ）A、指定爆破压カ为lOOpsig,制造范围是+8/-4%,爆破允差±5%,70%操作比的爆破片选例。C、指定爆破压カ为20psig,制造范围是+0/-10%,爆破允差±2psig,80%操作比的爆破片选例。爆破片的应用参数最高爆破压カ ,（包括最高爆破压カ ,（包括5%的爆破允差）标记爆破压カ’一,（容器的MAWP）コ（包括5%的爆破允差）風高班れ4二取向型刀（操作比,90%的标记爆破压カ）注:1、见图26的标记爆破压カ范围。2、标记爆破压カ可能是制造范围内的任意压カ值,见图27。3、当标记爆破压カ大于40psig的情况,爆破允差为±5%.当标记爆破压カ小于等于40psig时,爆破允差为2psig«4、当标记爆破压カ大于40psig时,最髙介质操作压カ取操作比和最小标记爆破压カ之积。5,当标记爆破压カ小于等于40psig时,最髙介质操作压カ取最小标记爆破压カ减去爆破允差后再乘以操作比的偏差.B、指定爆破压カ为lOOpsig,零制造范围,爆破允差±5%,90%操作比的爆破片选例。图28——爆破片应用参数

（每例假设无附加背压）

容器压カ过程和爆破片参数爆破片压カ差425,,■最高爆破压カ 125（包括5%爆破允差）——--ヽ) 1134---—413.4—408.0__400 制造范围 100960™——Q19——07I.d最小爆破压カ /ざし（一" 375 （包括5%爆破允差） 75—し-C7つ--—〇〇Z.Cノ' V/.t.一———\ 最高的爆破片/3501\ 操作压カ偏差 50—■\最高操作压カ—325 25泄放管内300psig—/的附加背压Q注:1、上图是下面条件下的爆破片选例:a.指定爆破压カ为lOOpsi。b,制造范围是+8/-4%。c.爆破压カ允差是±5%。70%操作比（0.7X96.0psi=67.2psi）.300Psi附加背压。f,容器的MAWP大于等于408psi.2、图中的爆破片与图28A是等同的,两者可互换。图（与图28A）中的爆破片可被标记在制造范围内,96Psi至108Psi的任意位置.3、本例中的附加背压大于通常遇到的增大容器压カ与通过爆破片的压差之间差值的情况。4、爆破片压カ差等于容器压カ减去附加背压。5、用户应被告诫在整个操作循环中,包括开/停车,都不要超过爆破片的最大操作差压カ。图29——爆破片应用参数（有附加背压）3定径程序确定排放要求在确定某ー用途的泄压装置的口径和设计方案前,设计人员必须首先确定需要提供超压保护的各种エ况。在确定各种可能会导致超压的意外事故时,应该相当慎重。可能会造成超压的偶然事故,必须根据产生的压カ和必须的介质排放量来对其进行评估。エ艺流程图、物料平衡、管线和仪表图、设备规格表和该设备的设计基础，需要计算每个泄压装置的单独的排放量。エ艺设备供应商提供的数据如果有效的话,也是有用处的。APIRP521中表2列出了许多通常可能需要超压保护的工况。这个表不可能包括所有工况，每个エ厂除了这个表中的以外,还会有特殊的情况，需要注意。APIRP521对这些偶然工况的排放要求进行了详细的讨论。APIRP521还对着火工况这ー特殊情况的排放要求进行了详细的讨论。API有效排放面积和有效排量系数泄压阀初步定径可以使用公式3.6至3.10得到介质为蒸气、气体、液体和两相流时流道面积的近似数值。这些公式中使用的有效排量系数和有效排放面积与具体阀门设计是无关的。设计者可以按这个办法初步确定泄压阀的流道面积。设计者可以使用APIStd526《钢制法兰连接泄压阀》来选择泄压阀。APIStd526是钢制法兰连接泄压阀的采购规范。这个标准规定了阀门的各项配置,包括进/出口通径和法兰配置，结构的材料,压カ/温度限制,进口和出口面心距,以及有效喉部面积的代号。按照此标准确定的阀门,喉部尺寸由从D到T中的某ー个字母代号表示。每个喉部代号对应ー个有效流道面积。第3.6节到3.10节提供的定径方法可以用于从APIStd526规定的D到T喉部尺寸中初步选择泄压阀。APIStd526中列出的有效喉部面积和用于初步定径的有效排量系数只是名义数值,并非是某ー特定阀门的数据。按照适应的鉴定认证标准确定的泄压阀额定排量系数通常低于APIRP520使用的有效排量系数（尤其对于蒸气阀，其使用的有效排量系数为0.975）。对于按照《ASME锅炉和压カ容器规范》中的要求进行认证的阀门，一系列试验结果的平均系数再乘以0.9得到的就是额定排量系数。正是这个原因,大多数阀门的实际排量或喉部面积大于APIStd526中阀门的有效排放面积。这样，就保证大多数阀门的额定排量满足或超过按照APIRP520计算公式确定的初步定径用的近似排量。选择应用某ー特定的阀门时,其额定排量可以使用其实际喉部面积、额定排量系数,代入本标准中提供的公式中得到。这个额定排量就可以用来验证选择的阀门具有足够的排量,满足使用需要。务必切记,有效排放面积和有效排量系数仅用于初步计算。验证泄压阀的实际排量时必须一直使用实际喉部面积和额定排量系数。有效排放面积和有效排量系数在任何场合下都不能与实际喉部面积或额定排量系数一起使用,用来计算泄压阀的排量。总、之,API标准中给出的有效喉部尺寸和有效排量系数是假定的数值,用来从APIStd526规定的配置中初步选择泄压阀尺寸的,它们与各阀门制造商的设计没有关系。在大部分情况下,对于某ーAPI喉部代号,其设计的实际流道面积和额定排量系数能保证实际额定排量满足或超过使用APIRP520中公式计算得到的排量。但是,还有许多阀门不能做到这一点。因此,在选择泄压阀时,必须使用该阀的实际流道面积和额定排量系数来计算该阀的额定排量,验证其是否有足够的排量满足使用需要。背压概述泄压阀出口存在的压カ定义为背压。无论阀门是直接向大气排放,还是通过管路排放到收集系统,背压都可能会影响泄压阀的操作。背压造成的影响可能包括开启压カ的变化，排量的下降、动作不稳定,或同时出现以上三种情况。泄压阀在线运行时出口存在的背压定义为附加背压。如果阀门出口与一个压カ恒定的工艺容器或系统相连,则这个背压是恒定的。但是,大多数情况下,由于排放系统的工况变化,造成附加背压是变动的。泄压阀开启后排放系统中产生的背压定义为排放背压。介质流出泄压阀在排放系统中造成压降,产生排放背压。直接与大气相通的短尾管所导致的排放背压要大大低于长的排放系统。但是，即使是直接向大气排放的短管,其出口也可能会发生阻塞流动,导致高的排放背压。正因为这个原因,所以无论出口管路是何配置,所有系统的排放背压数值都要评估。泄压阀开启后出口存在的背压数值为附加背压和排放背压的总和。附加背压对泄压阀开启的影响普通弹簧直接载荷式泄压阀出口的附加背压使得保持阀瓣关闭的作用カ除了弹簧カ以外,又多了一个附加カ。弹簧的实际设定值应减去附加背压的数值,作为补偿（见3.4节中对冷态试验差压カ的讨论）。平衡式泄压阀（见2.2丄3）使用一个波纹管或活塞以消除附加背压对整定压カ的影响或将影响降低到最小。许多先导式泄压阀，或是导阀是直接向大气泄出的,或是有平衡机构,使得在变动附加背压存在的情况,能保持整定压カ不变。如果附加背压是变动的，应该考虑使用平衡式弹簧载荷泄压阀或先导式泄压阀。但是，如果变动附加背压的数值很小，也可以使用常规式泄压阀，但是要注意:a.对于正常存在的所有附加背压,要对整定压カ进行补偿;b,排放时的最大压カ不能超过规范允许的被保护设备的积聚压カ。例如,如果阀门出口通向排放总管,则通常使用常规式阀门,而且无需为其它排放装置产生的附加背压而对整定压カ进行补偿。使用这个方法要保证在排放时不超过允许积聚压カ。背压对泄压阀工作和排量的影响常规式泄压阀常规式泄压阀排放时，因为阀门和出口管道中的流动,产生过大的背压,造成阀门的性能会不令人满意。背压的存在趋向于减少保持阀门开启的升カ。过大的排放背压可能导致阀门处于不稳定工作状态。这ー不可靠性可能表现为发生频跳和颤振。频跳是指泄压阀阀瓣迅速异常地往复运动，在运动中阀瓣接触泄压阀阀座。这ー工作型式可能会对阀门和进口连接管道造成破坏。颤振与频跳相类似,只是在运动中阀瓣与阀座不接触。使用常规式泄压阀,允许超过压カ为10%时,排放背压不能超过整定压カ的io%o如果允许超过压カ大于!0%,最大允许排放背压可以再高,但是不能超过允许超过压カ。如果附加背压是恒定的，则弹簧载荷应减少以补偿附加背压的影响。在这种情况下,建议排放背压不要超过允许超过压カ。如果下游管路是按照上述的背压标准设计,在气体临界流动和液体工况下,阀门定径公式中不需要背压排量修正系数（Kb=1.0）。如果背压预计要超过此规定的限制,则应采用平衡式或先导式泄压阀。平衡式泄压阀如果排放背压对于常规式泄压阀来说太高,或是附加背压变化范围相对于整定压カ较大的工况下，应该使用平衡式泄压阀。平衡式阀门尤其适用于总背压（附加背压加排放背压）近似不超过整定压カ的50%的工况下。在考虑某ー特定阀门的背压限制时,应咨询该阀的制造商。对于平衡式阀门,高的背压将在阀瓣的不平衡区产生一个关闭カ。这个カ将导致开高减小,排放量也将随之减小。因此,针对排量的下降,制造商要提供排量修正系数,称为背压修正系数。图30给出了可压缩介质工况下的典型的背压修正系数，图31给出了不可压缩介质（液体）工况下的数值。对于液体工况,图31给出的系数适用于所有超压情况。但是,对于可压缩介质エ况,允许超过压カ为10%、16%或21%时,系数不同（注意图30和图31提供的背压修正系数适用于本标准中的预定径程序，最终定径计算应坚持制造商的实际图表）。在某些工况下，整定压カ可能大大低于最高允许工作压カ,则允许超过压カ超过上面规定的数值。在这种情况下,制造商应提供指导。Pb=背压,psigoPs=整定压カ,psigo注:1.上图的曲线是许多泄压阀制造商推荐的数据的折衷值,当阀ロ的型号或蒸气、气体的实际临界压力点未知时可以使用。知道阀门型号时，应向制造商咨询修正系数。这些曲线适用于整定压カ为50psig（0.34MPa,译者注）或更大的阀门。且背压应低于给定整定压カ下的临界流动压カ。对于整定压カ小于50psig（0.34MPa.译者注）或亚临界流动,必须向制造商咨询ん的数值。2.见3.3.3节。3.超压21%时,Pb/ん小于等于50%时,ふ等于1.0。图30—平衡波纹管式泄压阀（蒸气和气体）的背压修正系数,Kh在大多数应用情况,允许超过压カ为10%,则必须使用10%超过压カ下的背压修正系数。在安装多阀的特殊情况下,其中低整定压カ的阀门的超过压カ可以高到16%。则对于该阀,可以使用16%超过压カ下的背压修正系数。但是,高整定压カ的阀门实际是在io%的最大超过压カ下工作（假设高整定压カ的整定压カ为最高允许工作压カ的105%）,则对于该阀必须使用10%超过压カ下的背压修正系数。考虑到因着火造成的额外灾害，要补充设置ー阀门（见3.5.3.4）,其可以整定在超过最高允许工作压カ的10%时开启。在这种情况下,必须使用io%超过压カ下的背压修正系数,因为虽然积聚压カ为21%,但该阀实际超过压力就是!0%o在计算第一台（非着火工况）阀在21%超过压カ下的额外排量时（见图30,注3）,背压修正系数可取1.0。图30和图31给出的背压修正系数适用于背压最高可到整定压カ的50%的平衡式弹簧直接载荷泄压阀。K尸背压的修正系数。Pb=背压,psigoPs=整定压カ,psigo注:上图的曲线是许多泄压阀制造商推荐的数据。当不知道阀门的制造商时可以使用此曲线。否则,应向制造商咨询可适用的修正系数。图31—用于液体的平衡波纹管式泄压阀因背压导致的修正系数，Kw对于可压缩流工况（不包括多相流）,当背压近似超过整定压カ的50%时,流动是亚临界流动。在这种情况下,可以使用3.6.3（原文为3.6.2,有误）中的公式。如果背压近似超过整定压カ的50%时,应咨询泄压阀制造商,以获得背压修正系数或其他对阀门操作的特殊限制。3.333先导式泄压阀对于先导式泄压阀,其开启高度不受背压影响。对于可压缩介质在临界流动下,先导式泄压阀的背压修正系数可取!.Oo背压和总管设计对泄压阀定径和选型的影响如果常规式泄压阀连接到火炬总管，则在定径和选型时要有几点考虑。泄压阀排放管线和火炬总管的设计要保证排放背压不要超过3.3.3中规定的允许限制。此外,火炬总管系统的设计要保证由于其它来源的泄出或排放所产生的附加背压不能妨碍泄压阀根据ASME或适用规范的要求在恰当的压カ下开启以保护设备。一旦根据排放系统的压降分析计算出了附加背压、排放背压和总背压，其数据要填在泄压阀的数据表中,以供考虑。对于平衡式泄压阀,附加背压不会影响泄压阀的整定压カ。但总背压可能会影响泄压阀的排量。平衡式泄压阀的定径程序分为两步。先用初步的背压修正系数Kb进行泄压阀的定径。修正系数可以初定为1.0,或根据假定的总背压确定。一旦阀门的口径和排量初步确定以后,就可以根据压降计算确定排放管路和总管的口径。这样,就可以计算最终的口径、排量、背压和背压修正系数Kb。泄压阀的数据表中应有背压数据,以供考虑。对于先导式泄压阀,可压缩性介质在临界流动下,整定压カ和排量都不受背压的影响。排放管和火炬总管的定径只需考虑其他因素。出口管线和火炬总管的定径在APIRP520第H部分和APIRP521中有更详细的讨论。冷态试验差压カ（CDTP）需要泄压阀开启的实际エ况与在试验台上设定泄压阀时的工况可能是不同的。为了补偿这ー影响，规定在试验台上要按CDTP调整阀门的整定压カ。CDTP可能包括对实际エ况下背压和/或温度的修正。当排放温度超过250下（121℃）时，需要有温度修正系数（增加值）。该系数修正,因阀门零件热膨胀和弹簧材料性能改变而引起的弹簧カ的变化。当温度低于ー75下（-59℃）时,也需要补偿。需要温度补偿时,泄压阀制造商应提供修正系数。常规式泄压阀,工作时如果存在ー个恒定的附加背压,则通常需要一个修正系数以补偿背压。在这种情况下,所需的整定压カ减去附加背压,就等于CDTP。这ー变动就解决了背压作用在阀门阀瓣上的附加关闭カ。如果采用平衡弹簧直接载荷式泄压阀,附加背压导致的关闭カ的变化可以忽略,所以不需要修正。如果CDTP包括对背压和温度的修正，则应计算差压,并乘上温度修正，以确定CDTPo先导式泄压阀（见2.2.2）用于高温或高背压エ况下,需要一个CDTP。阀门制造商应提供背压和温度的限制，以及所需的修正系数。排放压カ概述排放压カ,在各种定径公式中用P1表示,是在排放条件下泄压装置的进ロ压カ。排放压カ等于整定压カ加上超过压カ。在本节中给出的确定排放压力的例子是针对泄压阀的,但是它们也可用于非重新闭合泄压装置（见图1和图26各类装置的压カ之间的关系）。允许超过压カ是根据适用规范所允许的积聚压カ确定的。不同的应用，其允许超过压カ可能不同,视所保护的容器或系统的整定压力与最高允许工作压カ的关系而定。只有在整定压カ等于最高允许工作压カ时,允许超过压カ与允许积聚压カ相同。注:本节中的论述，通常是引用ASME规范作为适用的规范。除非另有说明,否则，所指的只是ASME规范第VD（卷。设计者应清楚ASME规范的修订情况。如有相应的修订，设计者应对本节的论述做相应的调整。如果使用其它规范（非ASME）,设计者可能也要做调整。3.5.2至3.5.3节讨论了用于气体和蒸气介质的泄压阀的排放压力的确定方法。在这些节中，标准大气压（14.7psia[101.4kPaa]）用于表压/绝压转化。设计时应使用与现场海拔高度相对应的大气压カ。用于液体介质的泄压阀排放压カ的确定方法与用于蒸气的类似。对于ASME中使用液体介质阀的情况,其排放压力和最大允许积聚压力的确定在3.5.2至3.5.3节中有论述。对于不能采用这些节论述的应用情况,有时要根据其它规范或设备制造商的要求规定不同的积聚压カ。

表1汇总了符合ASME规范的泄压阀最大积聚压カ和整定压カ。表1一泄压阀整定压カ和积聚压カ的限制意外事故单阀装置多阀装置最大整定压カ(%)最大积聚压カ(%)最大整定压ブ(%)最大J 积聚压カ(%)非着火情况第一台阀100110100116附加的阀一一105116着火情况第一台阀100121100121附加的阀——105121辅助的阀一一110121注:所有数值是最大允许工作压カ的百分数。操作意外事故单个装置的安装根据ASME规范第VID卷第一册的要求,如果使用单个泄压装置对容器进行保护,且该设备是根据操作(非着火)意外事故来定径的,则积聚压カ应限制为容器最高允许工作压カ(MAWP)的110%。装置的整定压力不应超过MAWP。注意:根据ASME规范,当MAWP在15至30psig(103至207kPag)之间时,允许积聚压カ为3Psi(21kPa)。表2为确定单个装置排放压カ的示例,装置的整定压カ低于或等于容器的MAWP〇表2确定单阀装置(操作意外事故)的排放压カ示例特性 数值阀整定压カ低于MAWP被保护容器的MAWP,psig100.0最大积聚压カ,psig110.0阀整定压カ,psig90.0允许超过压カ,psi20.0排放压カ,Pi，psia124.7阀整定压カ等于MAWP被保护容器的MAWP,psig100.0最大积聚压カ,psig110.0阀整定压カ，psig100.0允许超过压カ,psi10.0排放压カ,Pi，psia124.7多个装置的安装多个装置的安装是使用两个或更多泄压装置组合在ー起的排量来减轻某一超压意外事故。根据ASME规范第VD）卷第一册的要求,如果使用多个泄压装置对容器进行保护,且这些装置是根据操作（非着火）意外事故来定径的,则积聚压カ应限制为容器最大允许工作压カ（MAWP）的116%。第一个装置的整定压カ不应超过MAWP。附加的装置的整定压力不应超过MAWR的105%。注意:根据ASME规范,当MAWP在15至30psig（103至207kPag）之间时,允许积聚压カ为4Psi（28kPa）o表3为确定多个装置的排放压カ的示例。其中,第一个装置的整定压カ等于容器的MAWP,附加装置的整定压カ为容器MAWP的105%。表3确定多阀装置（操作意外事故）的排放压カ示例特性 数值第一台阀