适当防止超压

了解不同泄压装置的正确使用方法。

由阿明Almasi酒店，旋转设备顾问

许多过程都需要设备来控制或限制由于不安，仪器或设备故障或起火而可能形成的压力。卸压阀（PRV）最通常提供这种过压保护，但是在许多应用中，防回流阀（例如止回阀等）和防爆片也起着有用的作用。此外，特殊类型的安全阀（通常称为真空安全阀）可防止过大的真空。当压力（或真空）超过指定的设计值时，此类设备就会启动。

常规的PRV是一种自致动的弹簧加载阀，该阀在指定压力下打开以允许加压流体流出。（某些小型阀通常处理热释放阀的应用。）弹簧式PRV的基本元件包括连接到要保护的容器或系统的入口喷嘴，调节通过喷嘴流量的可移动盘以及控制阀的弹簧。磁盘的位置。

在正常的系统运行条件下，入口处的压力低于设定压力-因此，阀板位于喷嘴上，从而阻止了流体通过喷嘴。

但是，当超过设定压力时，溢流阀打开，成为流动的“最小阻力路径”。一部分流体从PRV排出，通常通过称为火炬总管或泄压总管的管道系统到达中央升高的煤气火炬（或类似气体）进行燃烧。流体的损失降低了所保护机器或系统内部的压力。当压力下降足够时，PRV将关闭。阀复位之前必须下降的压力称为泄压，通常表示为设定压力的百分比。大概在3％到20％之间；一些阀门的排污口可调。

泄压阀

图1.打开时，此阀将流体排放到大气中。

在出口连接到管道的系统中，PRV的开口将促使下游管道中积聚压力。连接到出口管道系统的其他PRV可能会打开，并且

排气管系统可能会增加。这可能会导致意外操作。因此，此类系统经常需要替代解决方案。它们通常需要“差动”安全阀-在这些安全阀中，压力作用的面积比阀的开启面积小得多。

阀门关闭之前，压力必须大大降低。阀门的出口压力也很容易使阀门保持打开状态。

在某些情况下，旁通阀可以保护泵或气体压缩机以及任何相关设备免受过大的压力。它通过返回来充当安全阀

泵或压缩机排出的全部或部分流体返回存储容器或机器的入口。旁通阀和旁通路径可以是内部的（作为泵或压缩机的组成部分），也可以是外部的（作为组件安装在流体路径中）。

常规弹簧式摊铺机

该设备的操作基于力平衡。当系统压力达到PRV的设定压力时，弹簧负载预设为等于入口流体施加在封闭盘上的力。当入口压力低于设定压力（正常操作时应如此）时，圆盘会在关闭位置停留在喷嘴上。当系统压力接近阀的设定压力时，阀瓣和喷嘴之间的座压力接近零。

当入口压力超过设定压力时，阀瓣上的压力克服了弹簧力，阀打开。然后，当入口压力降至关闭压力时，阀门将重新关闭。

从历史上看，许多液体应用都使用为可压缩（或蒸汽）服务设计的PRV（或压力安全阀）。这些许多阀门在液体环境中使用时需要很高的超压（例如20％）才能达到完全升程和稳定的运行，因为液体无法提供蒸汽所需要的膨胀力。液态PRV必须以10％的速度运行

在过压极限时，通常在选型时将保守系数（例如0.6）应用于阀门容量。

因此，许多装置尺寸过大，有时会导致不稳定。

现在，规范中包含了一些规则，这些规则针对的是超压10％时液体检修阀的性能，并且需要进行容量认证。供应商有

开发了用于液体服务的PRV，可满足要求的全升程，稳定运行以及额定压力为10％（过压）的情况；有些设计具有可调节的排污功能。提供可以对液体和气体进行操作的阀门。然而，取决于流是液体，气体还是两者的组合，这样的阀可以表现出不同的操作特性。例如，许多专为液体服务设计的PRV在气体上的排污时间（通常为20％）要比在液体服务上的排污时间长得多。另外，如果阀门设置在液体上并且需要以气体操作，则设置压力可能会发生一些变化，反之亦然。

PRV出口处的压力定义为背压。这个背压可以引起杂物蒸发散在开启压力，减少在流动能力，不稳定性或所有三种的组合。平衡的弹簧式PRV可以最大程度地降低后向压力对阀门性能特性的影响；它包括一个波纹管，一个密封的活塞或其他平衡阀盘的装置。对于常规PRV，无论溢流阀升起后流过下游管道所产生的背压过高，都应考虑平衡的PRV。平衡的PRV也可以

用于将阀内的导向装置，弹簧，阀盖和其他顶部工作部件与泄压流体隔离。如果担心流体对这些零件的腐蚀损坏（例如下游的脏零件），则可能很重要。

在两相系统中，释放的流体可能是液体或气体，这要求弹簧加载的PRV设计用于液体（或液体和气体）服务，并且需要平衡以最小化反压的影响。如果阀门进口处的两相混合物中的蒸汽的质量百分比为50％或更小，许多制造商建议使用专为液体或液体和气体服务设计的阀门。如果不确定流量中的液体与气体的比例，则谨慎选择专门设计用于液体或液体和气体服务的阀门。

当泄放期间由于流经阀门和出口管道的流量而产生过多的背压时，传统的PRV不能令人满意地工作。积压的背压与保持阀门打开的提升力相反。过多的积压会导致阀门不稳定。这种不稳定性可能会随着颤动或颤动而发生。颤振是指阀芯在循环过程中与阀座接触时的异常快速往复运动。这种类型的操作可能会损坏阀门和互连管道。Flutter与颤振类似，不同之处在于在循环过程中磁盘未接触到座椅。

作为粗略的指导，在常规的PRV应用中，在10％的允许超压下，累积的背压不应超过设定压力的10％。您可以对大于10％的允许超压使用更高的最大累积背压-前提是累积背压不超过容许超压。当叠加背压恒定时，您可以降低弹簧负载以补偿叠加背压。当背压预计会超过这些指定限制时，请指定平衡式或先导式PRV。

驾驶员操纵的PAV

该装置由通常装有浮动不平衡活塞组件的主安全阀和外部先导阀（通常是传统的PRV）组成。

活塞被设计成顶部的面积大于底部的面积。达到设定压力时，顶部和底部区域承受相同的入口工作压力。由于面积较大

活塞顶部的净力将活塞紧紧地靠在主阀喷嘴上。随着操作压力的增加，净阀座力会增加并趋向于

使阀门更紧密。此功能允许在最大预期工作压力高于传统安全阀可接受的使用寿命百分比的情况下使用大多数先导阀。在

设定压力后，先导阀从活塞顶部排出压力。现在所产生的净力向上，导致活塞升起，从而允许流体流过主阀。发生超压事件后，飞行员将关闭活塞顶部的排气口，从而重新建立压力；否则，飞行员将无法恢复正常工作。净力将导致活塞复位。

先导式PRV的主阀可以使用隔膜系统代替活塞来提供不平衡的运动部件。磁盘，

通常关闭主阀入口，并与柔性膜片集成。外部先导具有相同的功能，可感测流体压力，在设定压力下使隔膜顶部排气，并在流体压力降低后重新加载隔膜。与活塞阀一样，由于膜片的暴露面积不同，所以座压力与工作压力成比例地增加。积聚的背压不会影响主阀活塞或隔膜的升程。与传统的平衡弹簧式PRV相比，这可以使泄压排放歧管中的压力更高。

调节先导可以处理气体，液体或两相流应用。与弹跳式PRV相比，调节先导阀将泄压流体的量限制为恰好防止压力超过允许水平的量。由于调节先导仅释放所需的释放率，因此您可以基于该率而不是额定值来计算累积背压

阀门的释放能力。调节先导阀还可以在不正常状态下减少与系统中其他压力控制设备的相互作用，减少有害的大气排放，并降低与向火炬管道或大气排放相关的噪声水平。

逆流预览

当阀的排放侧压力可能超过其进口压力时，您需要一个防回流装置。较高的排气压力会在隔膜，活塞或其他元件上产生足够的向上力，以打开阀门并造成换向。当存在足够的反向压差时，任何标准类型或先导式PRV设计都会发生反向流动。

回流防止器允许将出口压力引入主阀的圆顶，从而将活塞牢固地保持在喷嘴上，并克服反向压差的影响。防回流装置允许排气压力在膜片或活塞上提供向下的净力，以保持阀门关闭。防回流阀的正确操作对于进一步确保阀中不发生逆流至关重要。防回流装置中的材料和密封件应与先导式PRV的材料和密封件匹配。

破裂盘

这些是不可重合的装置，用于防止过大的压力（或有时是真空）。可以在安装中使用单个或多个破裂盘。它们还可以用作冗余泄压装置。

没有活动部件，破裂盘简单可靠，并且比其他泄压装置动作更快。破裂盘反应足够快，可以缓解某些类型的压力峰值。由于其重量轻，可以用安全阀不适用的高合金和其他耐腐蚀材料制成爆破片。

破裂盘也是对温度敏感的设备。爆裂压力会随其温度而显着变化，这可能不同于正常的流体工作温度。随着磁盘温度的升高，爆破压力通常会降低。由于温度的影响取决于破裂盘的设计和材料，因此请咨询制造商以了解特定的应用。指定期望磁盘破裂的压力和温度。

尺寸和泄压

根据产生的压力和必须释放流体的速率，仔细评估可能导致超压的意外情况。您需要包装的过程图和仪表图，设备规格表以及设施的设计依据，才能计算每个泄压装置的泄压率。一个重要的参数是安装在机械，包装或设施中的PRV的设定压力。作为粗略的指导，此设定压力可能是包装或系统中最大允许工作压力（MAWP）的110％，该最大允许工作压力受单个泄压装置保护，该泄压装置的大小适合操作（非火灾）事故的发生。

多设备安装需要两个或更多压力释放设备的组合容量来缓解给定的超压意外情况。通过这种方式，您可以将设置的压力提高到例如一个包装中的MAWP的118％，该包装受多个泄压装置保护，这些泄压装置的大小适合操作（非火灾）突发事件。对于火灾情况，安全压力（设定压力）通常会更高–例如，在具有针对火灾隐患的设备保护的包装中，安全压力可能约为MAWP的120％或125％。

超压原因

机械系统或包装中的正常流体和能量流的不平衡或中断会促使能量或流体或两者同时在包装的某些部分堆积（例如，排出）。因此，对这种超压的原因和大小进行分析是对不同机械运行情况下的能量和流体平衡进行的特殊而复杂的研究。

双重危险场景对于确定PRV而言通常不是可信的。此类情况通常会同时涉及两个独立的故障或故障-例如，两个完全独立的机器或控件的同时故障，或操作员错误导致与整个工厂电源故障同时发生的出口阻塞。另一方面，如果火势引起局部空气管线故障，则将火势暴露期间的仪器空气故障视为一次危险。

速度过快和其他机械故障可能导致过压。有时，由于高压源（例如高压过程流体）导致的阀门意外打开会导致过压。例如，在许多包装中，总是有可能由于排出的（高压）流体使抽吸系统受压；在许多情况下，吸气系统的某些部分实际上是根据排气压力或其他保护手段（例如考虑使用PRV）设计的。

单个止回阀并不总是一种有效的方法，可以防止来自高压源（如高压排放口）的逆流产生过压。例如，如果将流体泵入或压缩到包含流体的系统中，压力或压力会大大高于泵或压缩机上游（吸入）设备的设计额定值，则会导致泵流损失以及泄漏或潜在故障。排放管路中的止回阀会导致流体流量反向。当高压流体进入低压系统时，可能导致超压。在大多数情况下，您应该专注于防止逆流。重要的是要注意，除了上游系统（或吸入系统）的超压外，通过机械的逆流还会破坏机械设备，从而导致密封性损失。在很多情况下

即使适当的检查和维护也可能无法完全消除止回阀阀座的泄漏，并且会发生泄漏。因此，即使止回阀没有完全失效，止回阀上游的低压系统仍可能过压。然后，根据具体情况进行详细的分析和研究，可以显示是否需要自动隔离，用于泄漏的泄压装置或其他保护手段。您必须为每一个定义合适的泄漏率

特定的机械系统。经验表明，在进行检查和维护以确保可靠性和限制逆流的能力时，两个串联的防回流装置足以消除明显的逆流。

此外，请仔细评估工厂范围内或本地任何公用事业服务（例如冷却水，电等）的损失所造成的过压可能性。

AMIN ALMASI是位于澳大利亚悉尼的旋转设备顾问。这篇文章最初出现在“ 化学加工特别报告：在此处查看您的破裂盘方案”中。