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產(chǎn)品資訊

安全閥|爆破片的操作比

1、爆破片的操作比

對(duì)于爆破片裝置,為了避免疲勞損傷,從而導(dǎo)致在操作中出現(xiàn)提前破裂失效,提出了操作比的概念。大部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都是采用操作比(容器預(yù)期最大工作壓力與爆破片最低爆破壓力之比)來(lái)衡量該差值空間大小的。ISO4126-6、GB567.2給出了幾種典型結(jié)構(gòu)爆破片的最大操作比,如表1所示。

表1 典型結(jié)構(gòu)爆破片最大操作比

爆破片類型最大操作比
正拱普通型0.7
正拱開縫、刻槽型0.8
反拱形0.9
石墨爆破片0.8
平板開縫、刻槽型0.5
平板開縫、刻槽型0.6

1、 表中給出了溫度范圍在15-30℃內(nèi)的最大操作比。

2、 操作比確定應(yīng)考慮各項(xiàng)因素,包括爆破片材料、溫度、壓力循環(huán)或需考慮的振動(dòng)以獲得一較合理的爆破片使用更換周期。

爆破片操作比是科學(xué)合理地確定爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力和爆破壓力允差,進(jìn)而影響被保護(hù)設(shè)備設(shè)計(jì)壓力確定的重要因素。

也可以將操作比理解為設(shè)備工作壓力和爆破片爆破壓力之間的差值空間,空間大小和爆破片材料、爆破片結(jié)構(gòu)類型及操作過程條件(如溫度、壓力脈動(dòng)等)有關(guān)。需要的差值空間越大,則說(shuō)明該種結(jié)構(gòu)型式爆破片抗疲勞性能越差。

2、安全閥的操作比

對(duì)于安全閥,如果要保證其在正常操作時(shí)避免失效(泄漏、提前開啟等),同樣應(yīng)對(duì)安全閥整定壓力與設(shè)備最大正常工作壓力之間的差值空間作出規(guī)定。為了敘述和理解的方便,不妨將這一技術(shù)要求也定義為安全閥的操作比(設(shè)備正常最大工作壓力與安全閥整定壓力之比,用符合η標(biāo)識(shí))。

2.1 安全閥操作比的確定原則

安全閥的操作比大小的確定應(yīng)綜合考慮壓力系統(tǒng)工藝要求,安全閥的出廠密封性能試驗(yàn)壓力、安全閥回座壓力、整定壓力(pz)制造允差、被保護(hù)設(shè)備工作壓力(pw)等因素。

(1)應(yīng)考慮到制造偏差下限,工作壓力不能低于最小整定壓力;

(2)密封性能試驗(yàn)壓力應(yīng)高于最大正常工作壓力;

(3)回座壓力一般高于最大正常工作壓力且不小于密封試驗(yàn)壓力。

2.2 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

GB150.1-2012版附錄B對(duì)此有個(gè)原則性規(guī)定:根據(jù)容器的工作壓力pw,確定安全閥的整定壓力pz,一般取pz=(1.05~1.1)pw;當(dāng)pz<0.18MPa時(shí),可適當(dāng)提高pz相對(duì)于pw的比值。

為了分析這一規(guī)定的合理性與否,接下來(lái)把產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中(比如GB/T12243-2021)適用于壓力容器的彈簧直接載荷式安全閥密封性能試驗(yàn)壓力、回座壓力及整定壓力偏差匯總?cè)缦隆B/T12441-2021規(guī)定,對(duì)于壓縮氣體介質(zhì)安全閥的啟閉壓差范圍為整定壓力的2%~15%。

表4 壓力容器和管道用安全閥的整定壓力極限偏差

整定壓力(MPA)整定壓力極限偏差(MPA)
≤0.5±0.015
>0.5±3%整定壓力

表8 氣體用安全閥的啟閉壓差(GB/T 12243-2021)

整定壓力(MPA)啟閉壓差(MPA)
≤0.2≤0.03
>0.2≤15%整定壓力

表9 液體用安全閥的啟閉壓差(GB/T 12243-2021)

整定壓力(MPA)啟閉壓差(MPA)
≤0.3≤0.06
>0.3≤20%整定壓力

表10 密封試驗(yàn)壓力

安全閥適用介質(zhì)密封試驗(yàn)壓力(MPA)
整定壓力≤0.3整定壓力>0.3
蒸汽比整定壓力低0.0390%整定壓力或最低回座壓力(取較小值)
氣體比整定壓力低0.0390%整定壓力
液體比整定壓力低0.0390%整定壓力

無(wú)論按GB/T150.1-2012附錄B下限還是上限確定整定壓力,當(dāng)安全閥按GB/T12443-2021進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),結(jié)果都出現(xiàn)密封試驗(yàn)壓力和回座壓力最小值小于工作壓力最大值,如下表所示。

工作壓力整定壓力整定壓力標(biāo)定范圍密封試驗(yàn)壓力回座壓力最小值
1.0MPA1.05MPA1.019MPA-1.082MPA0.945MPA0.892MPA
1.0MPA1.1MPA1.067MPA-1.133MPA0.99MPA0.935MPA

顯然,如果按極限取值,標(biāo)準(zhǔn)之間存在一些不協(xié)調(diào)。工程人員在設(shè)計(jì)選用安全閥參數(shù)時(shí),應(yīng)綜合考慮不同標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)聯(lián)性,根據(jù)設(shè)備工作壓力科學(xué)確定整定壓力、密封性能試驗(yàn)壓力、回座壓力。比如上表工況中,為了保證安全閥在實(shí)際工況中不發(fā)生泄漏,安全閥密封壓力和回座壓力應(yīng)滿足:

工作壓力整定壓力整定壓力標(biāo)定范圍密封試驗(yàn)壓力回座壓力最小值
1.0MPA1.05MPA1.019MPA-1.082MPA>1.0MPA>1.0MPA
1.0MPA1.1MPA1.067MPA-1.133MPA>1.0MPA>1.0MPA

2.3 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

ASMEⅧ-1 附錄M關(guān)于容器的工作壓力pw與安全閥的整定壓力pz規(guī)定如下表所示:

整定壓力范圍psi最小壓差工作壓力最大值整定偏差密封性能試驗(yàn)壓差啟閉壓差
<705psi

±2psiMax(10%,5psi)Max(7%,3psi)
70-100010%

±3%10%
>10007%

±3%5%
舉例:10010psi90psi±3psi10psi7psi
表中%均以整定壓力為基準(zhǔn)

上表對(duì)安全閥各性能壓力參數(shù)之間關(guān)系的確定是按不同壓力等級(jí)來(lái)區(qū)分的,但對(duì)于pz<70psi壓力等級(jí),規(guī)定的最小壓差為5psi,顯得有些跳躍,不合理,個(gè)人認(rèn)為更合理的規(guī)定應(yīng)是:最小啟閉壓差為Max(10%,5psi)。

對(duì)于pz>1000psi壓力等級(jí),可能出現(xiàn)回座壓力小于密封試驗(yàn)壓力的極端情況,密封性能試驗(yàn)壓差規(guī)定為整定壓力的7%更為合適。

由于是以整定壓力為基準(zhǔn)來(lái)確定最小壓差,與密封試驗(yàn)壓差和回座壓差確定基準(zhǔn)一致,從上表舉例可以看出,最小壓差的規(guī)定與密封壓力和啟閉壓差之間的規(guī)定協(xié)調(diào)性較好。

2.4 GB/T150.1-2012附錄B修訂建議

通過上述分析,可以發(fā)現(xiàn),GB/T150.1-2012附錄B關(guān)于安全閥整定壓力與被保護(hù)設(shè)備工作壓力之間的關(guān)系確定仍有待改進(jìn),考慮到與國(guó)內(nèi)安全閥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性,并結(jié)合ASMEⅧ-1 的相關(guān)規(guī)定,建議可按以下原則進(jìn)行完善:

(1)以整定壓力為基準(zhǔn)確定設(shè)備工作壓力,即引進(jìn)操作壓差或操作比概念;

(2)按不同壓力等級(jí)來(lái)確定安全閥相關(guān)壓力性能參數(shù);

(3)綜合考慮整定壓力、密封性能試驗(yàn)壓力、回座壓力與工作壓力之間的關(guān)系,對(duì)密封性能試驗(yàn)壓力和回座壓力給出更詳細(xì)的規(guī)定(而不是如GB/T12443中僅給出極限值)。

整定壓力范圍psi工作壓力最小壓差最大操作比η整定壓力制造偏差密封性能試驗(yàn)壓差最大啟閉壓差
<0.5Max(10%,0.03Mpa)-±0.015MpaMax(10%,0.03Mpa)Max(7%,0.02Mpa)
0.5-6.910%90%±3%10%
>6.97%93%±3%7%
1、表中%均以整定壓力為基準(zhǔn)。2、η=Pw/Pz

綜合以上考慮,可參考上表來(lái)規(guī)定安全閥的相關(guān)壓力性能參數(shù)。對(duì)于有毒、易爆介質(zhì),可能需要更大的工作壓力最小壓差。對(duì)于液體用安全閥,當(dāng)啟閉壓差難以滿足7%要求時(shí),可以適當(dāng)增加壓差。

摘自:安全附件公眾號(hào)  作者:吳全龍

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