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先導(dǎo)式閥門(mén)的相關(guān)計(jì)算

  • 發(fā)布日期:2014-09-16      瀏覽次數(shù):2941
    • 先導(dǎo)式閥門(mén)的相關(guān)計(jì)算

                                   上海申弘閥門(mén)有限公司

      3.1關(guān)于先導(dǎo)式安全閥的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本論文設(shè)計(jì)的先導(dǎo)式安全閥是根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASME VII以及API 520的標(biāo)準(zhǔn)去進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的運(yùn)算。同時(shí),本論文還根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)先導(dǎo)式安全閥的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)兩個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出的具體數(shù)據(jù)對(duì)比,可以更有針對(duì)性地進(jìn)行先導(dǎo)式安全閥的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有:減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門(mén)、電動(dòng)閥門(mén)、高壓閥門(mén)、中壓閥門(mén)、低壓閥門(mén)、水力控制閥、真空閥門(mén)、襯膠閥門(mén)、襯氟閥門(mén)。本論文在設(shè)計(jì)初期已給出相關(guān)的數(shù)據(jù)要求,所研究?jī)?yōu)化的先導(dǎo)式安全閥為非流動(dòng)調(diào)節(jié)式的,在整個(gè)先導(dǎo)式安全閥的設(shè)計(jì)過(guò)程中,都會(huì)根據(jù)以下數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。具體數(shù)據(jù)如下:

      3.2先導(dǎo)式安全閥的流道直徑及流道面積的確定

      根據(jù)GB進(jìn)行計(jì)算:

      1、首先應(yīng)通過(guò)排量計(jì)算確定安全閥的額定排量,安全閥的額定排量應(yīng)大于并盡可能接近必要的排放量(即安全泄放量),以確保承壓設(shè)備的安全運(yùn)行。因?yàn)楸驹O(shè)備的工作介質(zhì)為L(zhǎng)NG,所以應(yīng)根據(jù)介質(zhì)為液體的公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算:   (2-1) 式中 ,LNG的密度一般是,這里取密度為、參考《閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)》,可查閱表4-110“安全閥額定排量系數(shù)”,確定,表如下表安全閥額定排量系數(shù)

       

      額定排量系數(shù)    式中按下式計(jì)算:式中    —額定排放壓力(Mpa),通常取,經(jīng)查表得  ,取23Kpa。因?yàn)榇税踩y為全啟式安全閥,所以上述各式中的安全閥額定排量系數(shù)取0.7~0.8,初定0.75。從《閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)》里面的表“ANSI B16、34規(guī)定的鋼制閥門(mén)的流道直表一 ANSI B16、34規(guī)定的鋼制閥門(mén)的流道直徑徑”查到,若公稱(chēng)通經(jīng)為DN 12,公稱(chēng)壓力為PN 2,則從表中可以查到對(duì)應(yīng)的流道直徑為且由式(2-1)已知即流道面積A從上述計(jì)算初步可得,流道直徑流道面積A為。

      3、安全密封計(jì)算

       當(dāng)被保護(hù)的設(shè)備處于正常運(yùn)行壓力的時(shí)候(相當(dāng)于安全閥的密封壓力)p時(shí),安全閥密封面上的比壓應(yīng)大于或等于必須比壓力,根據(jù)公式可得:因?yàn)樵谙到y(tǒng)壓力超過(guò)正常值的時(shí)候,先導(dǎo)式安全閥是通過(guò)介質(zhì)的壓力把主閥的閥瓣壓緊的,所以當(dāng)介質(zhì)壓力為P時(shí)的密封面壓力肯定會(huì)大于或等于必須必壓力,因?yàn)榈膲毫褪峭ㄟ^(guò)介質(zhì)提供的,所以一定作用在主閥瓣上的作用力一定大于或等于必須比壓力。

      當(dāng)先導(dǎo)式安全閥未進(jìn)行正常工作時(shí),進(jìn)口并沒(méi)有介質(zhì)壓力時(shí),密封面上的比壓應(yīng)小于或等于許用比壓,即:

      4、彈簧式安全閥動(dòng)作特性計(jì)算及彈簧剛度的確定

         彈簧式安全閥的動(dòng)作特性,即排放壓力、開(kāi)啟高度、回座壓力等性能,取決于閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉(回座)過(guò)程中流體對(duì)閥瓣作用的升力與彈簧載荷力的共同作用結(jié)果。上述兩力在閥門(mén)動(dòng)作的過(guò)程中都是變化的。

         閥瓣升力的變化情況可用升力系數(shù)來(lái)描述。升力系數(shù)是閥瓣升力與介質(zhì)靜壓力作用在等于流道面積的閥瓣面積上產(chǎn)生的作用力的比值,即:

          

         為達(dá)到規(guī)定的開(kāi)啟高度h,在高h(yuǎn)下的閥瓣升力應(yīng)大于或等于此時(shí)的彈簧力。根據(jù)此確定彈簧剛度的大值為:

      5、安全閥排氣反作用力的計(jì)算

         安全閥排放時(shí),大量氣體或蒸汽以音速或亞音速排出,給予閥門(mén)巨大的反作用力,對(duì)閥門(mén)與設(shè)備連接處產(chǎn)生很大的力矩。計(jì)算安全閥與設(shè)備連接部位的強(qiáng)度時(shí),必須考慮到上述排氣反作用力。

         排放管道出口截面處壓力可按下式計(jì)算:考慮到安全閥排氣反作用力具有沖擊載荷的性質(zhì),通常還需要對(duì)計(jì)算的出的排氣反作用力乘以動(dòng)載荷系數(shù)。動(dòng)載系數(shù)的計(jì)算程序如下: 

        計(jì)算比值。此處,為安全閥開(kāi)啟時(shí)間,即安全閥從關(guān)閉狀態(tài)到全開(kāi)啟的動(dòng)作時(shí)間。 根據(jù)比值從圖查得動(dòng)載系數(shù)。

      3.3根據(jù)ASME和API標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行先導(dǎo)式安全閥計(jì)算

      本論文設(shè)計(jì)的先導(dǎo)式安全閥是根據(jù)《ASME VIII鍋爐壓力容器規(guī)范的組成(第八卷)》和《API RP 520煉油廠泄壓裝置的定徑、選擇和安裝》的標(biāo)準(zhǔn)去設(shè)計(jì)的。其中,《ASME VIII鍋爐壓力容器規(guī)范的組成(第八卷)》的標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)先導(dǎo)式安全閥在試驗(yàn)、制造以及驗(yàn)收等相關(guān)項(xiàng)的規(guī)定。而《API RP 520煉油廠泄壓裝置的定徑、選擇和安裝》的標(biāo)準(zhǔn)則是從先導(dǎo)式安全閥的設(shè)計(jì)方面作出了相關(guān)規(guī)定。

       

      3.3.1計(jì)算的范圍及相關(guān)要求

         根據(jù)設(shè)計(jì)要求,《API RP 520》主要適用在煉油廠以及相關(guān)工業(yè)上面,其規(guī)范里面涉及設(shè)計(jì)的大允許工作壓力時(shí)大于等于15psig(即0.103Mpa),還有,要求是無(wú)火壓力容器和相關(guān)設(shè)備的泄壓裝置。本論文所設(shè)計(jì)的先導(dǎo)式安全閥的設(shè)計(jì)壓力為0.023Mpa,符合要求。而《ASME VIII鍋爐壓力容器規(guī)范的組成(第八卷)》主要針對(duì)的是保持內(nèi)部或外部壓力的壓力容器,設(shè)計(jì)壓力也是不超過(guò)300psi(2070Kpa),也是符合本論文的設(shè)計(jì)要求的。下表給出國(guó)外和國(guó)內(nèi)相關(guān)安全閥的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),如下

                        表、安全閥的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

      序號(hào)

      代號(hào)

      名稱(chēng)

      1

      GB/T12241

          閥門(mén)設(shè)計(jì)一般要求   

      2

      GB/T12242

      壓力釋放裝置 性能試驗(yàn)規(guī)范

      3

      GB/T12243

      彈簧直接載荷式安全閥

      4

      JB/T9624

      電站安全閥 技術(shù)條件

      5

      JB/T6441

      壓縮機(jī)用安全閥

      6

      ISO4213-1

      安全閥 *部分 一般要求

      7

      ISO4216-2

      安全閥 第二部分 可控制的壓力泄放系統(tǒng)

      8

      ASME

      鍋爐及壓力容器規(guī)范Ⅰ 動(dòng)力鍋爐

      9

      ASME

      鍋爐及壓力容器規(guī)范Ⅱ 核動(dòng)力設(shè)備

      10

      ASME

      鍋爐及壓力容器規(guī)范 壓力容器

      11

      DIN3320

      安全閥 安全關(guān)閉閥

      12

      TRD421

      壓力泄放裝置-用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組蒸汽鍋爐的安全閥

      13

      BS6759

      蒸汽及熱水用安全閥技術(shù)規(guī)范

      14

      BS6759

      第四部分 安全閥及安全閥彈簧

      15

      JIS B8210

      第四部分 安全閥及安全閥彈簧

      16

      API RP520 I

      煉廠中壓力泄放裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算、選用和安裝設(shè)計(jì)計(jì)算和選用

      17

      PAI RP50 II

      煉廠中壓力泄放裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算、選用和安裝-安裝

      18

      API RP526

      鋼制法蘭連接安全泄壓閥

      19

      API RP527

      泄壓閥的閥座密封

      參考文獻(xiàn)

      • 孫曉霞.實(shí)用閥門(mén)技術(shù)手冊(cè).北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1994
      •  陸培文.實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002
      •  成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010與本文相關(guān)的論文有:安全閥定期檢驗(yàn)辦事指南