安全阀排汽量及排汽反力的计算问题

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国联合工程公司 作者:孙培锋

  结合实际工程,对安全阀排汽管道的各个水力计算公式进行验证计算,比较按照不同公式计算得到的安全阀排汽量和排汽反力,得出结论。推荐工程计算中适用的安全阀排汽反力的简便计算公式。

  安全阀作为一种承压设备及管道上使用的安全设备,广泛应用在电力、石油化工等各行业,能有效保护承压设备及管道,降低设备损失率,避免严重运行事故。安全阀按其结构形式可分为4 大类: 静重式安全阀;杠杆式安全阀;弹簧式安全阀;和脉冲式安全阀。

  目前电站系统中应用的安全阀大部分是弹簧全启式安全阀,其主要结构由阀体、阀芯、阀座、阀杆、弹簧、调整螺丝手柄等组成,各部件可参见图1。

  其工作原理是弹簧作用于阀芯的反作用力来平衡作用在阀芯上的蒸汽压力。当蒸汽压力超过弹簧的反作用力时,弹簧被压缩,阀芯抬起离开阀座排出蒸汽。当蒸汽压力小于弹簧的反作用力时,弹簧伸长将阀芯往下压使阀芯和阀座紧密结合停止排汽。

  在工程设计中, 压力容器及管道若使用安全阀进行保护,则必须进行安全阀排汽管道的水力计算,这关系到安全阀及其所保护的承压设备及管道能否安全工作。

  安全阀的水力计算是安全阀及其所附属蒸汽管道系统应力分析的重要部分,是保障安全阀正常工作和蒸汽管道系统合理设计的关键前提。是安全阀排汽管道支吊架设计的前提基础。

  安全阀的水力计算主要指安全阀排汽管道的排汽量和排汽反力计算。

  虽然很多工具书及规范手册中分别单独介绍了不同的安全阀排汽管道的排汽量及排汽反力的计算方法。但很少有工具书和规范对安全阀排汽管道的排汽量及排汽反力的各个计算方法有详尽、系统和全面的对比分析。

  因此本文罗列常用的安全阀排汽管道的水力计算公式,并以某实际工程为例,分析各个不同水力计算公式得出的计算结果, 推荐在实际工程上方便适用的安全阀水力计算公式。

弹簧安全阀结构示意图

图1 弹簧安全阀结构示意图

  从表1 可见:按照《汽水管规》方法计算的安全阀排汽管道的排汽反力较另外2 种方法计算的结果偏小,按照《电站压力式除氧器安全技术规定》和《API 520》规定中安全阀的排汽反力计算公式计算所得结果基本一致。

  对于工程设计中安全阀排汽反力计算来说,《汽水管规》中的计算方法较为复杂,公式涉及的排汽参数更多,计算较为不便, 且计算结果比按照API RP 520 和除氧器安全技术规定中的数值更小。

  按照API RP 520 和《电站压力式除氧器安全技术规定》中的安全阀排汽反力的计算公式算得的结果,比按照管规方法计算出来的结果更大, 因此对工程设计来说更加保守,是可以作为电厂设计人员设计安全阀排汽管道及支吊架的计算依据。

4、结语

  通过上述方法计算得到的安全阀水力计算结果是可以用来作为工程设计中安全阀排汽管道系统设计的基础数据,保障安全阀及排汽管道系统的稳定可靠,从而确保整个系统的安全。

  API RP 520 及《电站压力式除氧器安全技术规定》中有关安全阀排汽反力计算公式是可以作为安全阀排汽反力的简便计算公式来进行计算的。其计算结果在实际工程中是可以接受的。

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