安全阀计算及选型+

7 安全阀计算及选型
目录
1.0 编制目的
2.0 适用范围
3.0 相关规范及参考资料
4.0 基本概念
5.0 安全阀选型
6.0 安全阀计算
7.0 计算举例
附录A 计算书封面1页
附录B 安全阀代号及主要参数4页（一）安全阀型号编制方法
（二）国产安全阀流道直径及流道面积
（三）上阀牌安全阀整定压力分级表
（四）上阀牌（常规）安全阀系列
附录C 常用隔热材料及其制品的性能指标1页
附录D 液化气临界参数及在不同温度下饱和蒸汽压4页
表3-1常用烃类临界温度和临界压力
表3-2主要液化石油气各组分在0℃以下饱和蒸汽压
表3-3液化气在0℃以上饱和蒸汽压
附录E 气体特性系数及部分物性2页
附录F 上阀牌安全阀结构参数12页
1.0编制目的
统一安全阀计算方法及选型原则。

2.0适用范围
适用于本公司石油化工中小项目设计中，与工艺和公用工程介质相关的设备或管道上的安全阀。

3.0相关规范及参考资料
3.1 规范
(1)《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92（1999年版），第四章第四节。

(2)《石油和天然气工程设计防火规范》GB50183-2004，第6.8节。

(3)《石油化工储运系统罐区设计规范》SH3007-1999，第3.1.4节。

(4)《液化烃球形储罐安全设计规范》SH3136-2003，第6.2节。

(5)《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局，1999[154]号，附件五。

(6)《钢制压力容器》GB150-1998，附录B。

(7)《安全阀安全技术监察规程》TSG ZF001-2006，质量检验检疫总局。

(8)《弹簧直接载荷式安全阀》GB12243。

3.2 参考资料
(1)《化工安全设计》崔克清等人编著，化学工业出版社，2004.5，第一版
(2)《安全阀》周震主编，中国标准出版社，2003.7，第一版
(3)石油化工装置工艺管道安装设计手册第一篇设计与计算（修订本），中国石
化出版社，1997.4，第一版第二次印刷，第九章第一节。

(4)化工工艺设计手册第三版下册，化学工业出版社，第24章11节。

(5)石化工艺及系统设计实用技术问答章日让编著，中石化出版社，2000.6
(6)安全阀样本
3.3 使用说明
(1)安全阀在工艺流程中设置条件、个数、是否与爆破板串联、串/并联时开启压力（爆破压力）间关系、工艺计算方法等，以现行规范为准。

(2)有关基本概念、安全阀种类结构、选型等，主要查阅参考资料。

应特别指出，规范(3)、(4)中规定，可燃液体、液化烃介质卧式和球形储罐，应设全启式双（并联）安全阀。

4.0节中大部分术语取自规范((7)。

4.0 基本概念
4.1 名称术语
(1) 安全阀 一种自动启闭阀门，它不借助任何外力而是利用工作介质本身的作用
力，排出额定数量流体，以防止被保护系统内压力超过额定安全值。

当压力恢复正常后，阀门关闭并阻止介质继续流出。

(2) 直接载荷（作用）式安全阀 仅靠直接的机械加载装置如重锤、杠杆加重锤或
弹簧克服由阀瓣下介质压力所产生作用力的安全阀。

(3) 平衡式（背压平衡式）安全阀 采用某些元件，把安全阀出口压力（背压）对
动作特性（如整定压力、回座压力、排量）的影响降低到最小限度的
安全阀，如波纹管式安全阀。

(4) 先导式（导阀式）安全阀 依靠从导阀排出介质驱动或控制的安全阀，导阀本
身应是直接载荷式（辅助）阀。

(5) 带动力辅助装置的安全阀 借助一个动力装置（如气压、液压、电磁），可以
在压力低于正常整定压力时开启的安全阀。

(6) 安全阀分类
A 、 按作用原理 a. 直接载荷式 如重锤式、弹簧式、波纹管式 b. 非直接载荷式 如导阀式、带动力辅助装置式
B 、 按阀瓣开启高度 a. 全启式 升程h≥04
1d （喉径） b. 微启式 h≥（201或40
1）0d C 、 按有无（背压）平衡 a. 平衡式 如波纹管式、导阀式
b. 非平衡式 常规弹簧式安全阀
D 、 按结构 a. 阀帽是否封闭 全封闭式、不封闭式 b. 是否带扳手 带扳手式、不带扳手式 c. 是否带散热片或夹套 带、不带
(7) 整定压力（定压，开启压力） 安全阀在线运行条件下，开始开启时的预定压
力，是在安全阀进口处测得的表压力。

在该压力下，在规定的运行条
件下由介质压力产生的使阀门开启的作用力，同使阀瓣保持在阀座上
的作用力相平衡。

(8) 排放（泄放）压力 阀瓣开始开启后，阀瓣开启高度达到最大升程时的阀入口
处压力，其数值等于整定压力与超过压力（积聚压力）之和。

(9)超过压力超过安全阀整定压力的增量，通常用整定压力的百分数表示。

(10)额定排放压力有关标准或规范规定的排放压力上限值。

(11)回座压力安全阀排放后其阀瓣重新与阀座接触，即开启高度为零时的进口静
压力，通常以整定压力的百分数表示。

(12)启闭压差整定压力与回座压力之差。

通常以整定压力的百分数表示；当整定
压力小于0.3MPa时，则以MPa为单位表示。

(13)背压力（背压）安全阀排放出口处压力，数值等于排放背压力（动背压、积
聚背压）与附加背压（静背压、叠加背压）之和。

(14)排放背压力由于介质流动经安全阀及阀后排放系统而在阀出口处形成的压
力。

(15)附加背压力安全阀即将动作（开启）前，在其出口处存在的静压力，是由大
气压或其他压力源在排放系统中引起的。

(16)密封试验压力进行密封试验时的进口压力，在该压力下测量通过阀瓣与阀座
密封面间的泄漏率。

(17)阀瓣开启高度（升程）阀瓣升起离开关闭位置的位移。

(18)流道面积（又称泄放面积、喷咀面积）阀进口端至关闭件的密封面间流道最
小横截面积，用以计算无任何阻力影响时的理论排量。

对于全启式安
全阀，其流道面积对应其喉径处截面积。

(19)流道直径（喉径）对应于流道面积的直径。

(20)帘面积（环隙面积）微启式安全阀当阀瓣在阀座上方升启时，在其密封面之
间形成的圆柱面形或者圆锥面形的流通面积。

(21)实际泄放面积选定安全阀的最小流道面积，又称选定喷咀面积，它对应于实
际泄放量。

实际泄放面积应大于有效泄放面积。

(22)有效泄放面积（计算喷咀面积）用公式图表计算出的泄放面积，即需要最小
泄放面积。

(23)理论排（放）量流道面积与安全阀流道面积相等的理想喷管（咀）的计算排
量，以质量或容积流率表示。

(24)实际排（放）量当进口压力为额定排量压力时，由试验测定的实际通过安全
阀排量。

(25)排量系数实际排量与理论排量之比。

(26)额定排量系数排量系数与减低系数（取0.9）的乘积。

(27)额定排量实际排量中允许作为安全阀应用基准的那一部分，其数值可取以下
三者之一：
A、实际排量乘以减低系数（取0.9）；
B、理论排量乘以排量系数，再乘以减低系数（取0.9）；
C、理论排量乘以额定排量系数。

(28)提升装置（扳手）为手动开启安全阀的装置，它利用外力（人扳动）来降低
使安全阀保持关闭的弹簧载荷。

(29)频跳安全阀阀瓣快速异常地来回运动，运动中阀瓣接触阀座。

(30)颤振安全阀阀瓣快速异常地来回运动，运动中阀瓣不接触阀座。

(31)卡阻安全阀阀瓣在开启或关闭中产生的卡涩现象。

(32)容器最大工作压力容器在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最大压力，
大于正常操作压力（流程模拟计算值）。

(33)容器设计压力设计中指定的容器顶部的最高压力，与相应设计温度一起作为
设计载荷条件，其值不低于安全阀整定压力。

(34)容器最大允许工作压力指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压
力。

该压力是根据容器各部分壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。

该压力数值上不低于安全阀（全开时）的排放压力，即整定压力与超
过压力之和。

4.2 与安全阀相关各种压力间关系（见下示意图）
符号含义：P MW—容器最大允许工作压力，MPa
P D—容器设计压力，MPa；T D —容器设计温度，℃
P W—容器最大工作压力，MPa
P0—容器正常操作压力，MPa
P S—安全阀整定压力，MPa
P d—安全阀排放压力，MPaA；P d＝αP S+0.1
α —超过压力系数，α＞1。

α取值如下：
对压力容器：非受火工况1.1；受火工况1.2；饱和水蒸汽1.03 P sf—安全阀密封压力，MPa
P h—回座压力，MPa
P B—背压力，MPa
设备专业
以P MW 校核容器 P MW 容器最大允许工作压力 P MW ≥P d
有效壁厚 P d 安全阀排放压力
以P D /T D 计算容 P D 容器设计压力 P D ≥P S
器壁厚 P S 安全阀整定压力（＊）
P sf 安全阀密封压力
P h 安全阀回座压力 P h ＝(0.93~0.97)P S P W 容器最大工作压力 P W ＝P O +最大波动压 P O 容器正常操作压力
普通弹簧式P B ≤0.1P S P B 安全阀背压力波纹管式 P B ≤0.3P S 导阀式 P B ≤0.6P S △P i 容器出口至安全阀入口压降，
△P i ≤0.03P S
注＊(1)受火工况辅助安全阀整定压力按其主阀P S 的1.05倍。

(2)P S 取值：P W ≤1.8MPa ，P S ＝P W +0.18；1.8＜P W ≤4MPa ，P S ＝1.1P W ；
4＜P W ≤8MPa ，P S ＝P W +0.4；P W ＞8MPa ，P S ＝1.05P W ；
对于常温液化气取50℃饱和蒸汽压。

5.0 安全阀选型
5.1 安全阀类型代号及主要参数 参见附录B 安全阀代号及主要参数
5.2 选型要点 [取自参考资料(3)]
(1) 排放可压缩流体如气体、蒸汽时，应选全启式安全阀。

(2) 排放不可压缩流体如水、油、有机液体等，可选用微启或全启安全阀；对液化
烃类储罐，应选全启式安全阀。

(3) 排放水蒸汽、空气、氮气时，可选带扳手安全阀，以便用扳手在低于设定压力
时紧急排放，及检查阀瓣灵活程度。

(4) 全封闭式弹簧安全阀或不封闭式弹簧安全阀的使用温度分别超过235或300℃
时，应选用带散热片式安全阀；介质温度降低发生凝固或析出固体时，选带夹套式。

(5) 排放介质允许泄露至大气时，选用不封闭式安全阀；不允许泄露至大气的介质
如易燃易爆、有毒流体，应选全封闭式安全阀。

(6)排放有强腐蚀、极度危害、剧毒介质，选用波纹管式安全阀。

(7)安全阀（总）背压与其整定压力之比（%）
≤10 ≤30 ≤60
选用安全阀类型常规弹簧式（波纹管）平衡式先导式
(8)用于液体膨胀排放时，对不燃、无毒介质，可采用螺纹连接式，一般入/出
DN20/25；其余用途均采用法兰式连接。

(9)安全阀公称压力等级应不低于相连设备接管法兰的压力—温度等级。

(10)安全阀阀体材质应不低于相连设备或管道材质；石化项目中不用灰铸铁材质；
当为腐蚀介质或含有敏感性杂质时，应避开应力破裂腐蚀的环境组合（参见《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059-2001中附录E），尤其是奥氏体不锈钢材质，易引起应力腐蚀破裂的介质环境组合较多。

(11)与安全阀入口相连的设备管口，其公称直径不应小于安全阀入口公称直径；与
安全阀出口直接相连的配管，其公称直径不应小于安全阀出口公称直径。

(12)特别指出，尽量少用或不用微启式安全阀，因样本中一般无开启高度，无法检
验泄放面积。

6.0 安全阀计算
安全阀计算方法以前述规范（5）中的附录五为主，因其为规范（3）和（4）中指定的计算方法。

6.1 压力容器安全泄放量
（1）压缩气体或水蒸汽压力容器
Ws=2.83×10-3ρνd2kg/h （6.1-1）式中：Ws—压力容器的安全泄放量，kg/h；
d—压力容器进口管内径，mm；
ν—压力容器进口管内气体流速，m/s；
ρ—容器进口压力、温度下气体密度，kg/m3。

本文注：2.83×10-3=0.785×3600/(1000)2。

（2）液化气体压力容器的安全泄放量（液化气即液化烃定义见GB50160）A．介质为易燃液化气或位于有可能发生火灾环境下工作的非易燃液化气a．无绝热材料保温层的压力容器
W S=
q
FA
r
82
.0
5
10
55
.2
kg/h （6.1-2）
b．有完善的绝热材料保温层的液化气压力容器
W S=
q
A t
r
δ
λ82.0 )
650
(
61
.2-
kg/h （6.1-3）式（6.1-2）、（6.1-3）中：
Ws—压力容器安全泄放量，kg/h；
q—在泄放压力下液化气体的汽化潜热，KJ/kg；
F—压力容器表面积折减系数，0＜F≤1.0
0.3 压力容器装在地面以下，并用沙土覆盖；
F= 1.0 压力容器在地面以上安装；
0.6 当容器设置大于10L/（m2·min）水喷淋。

λ—常温下绝热材料层导热系数，KJ/（m·h·℃）
[注] 1w/(m·℃)=0.859845kcal/( m·h·℃)×4.184=3.598KJ/( m·h·℃)
λ取值参见附录C 常用隔热材料及制品的性能指标
δ—绝热主材料层厚度，m；
t—泄放压力下的饱和温度，℃；
纯物质参见附录D 液化气临界参数及在不同温度下饱和蒸汽压
Ar—容器受热面积，m2。

公式如下：
半球形封头卧式压力容器：Ar=πD0L
椭圆形封头卧式压力容器：Ar=πD0（L+ 0.3D0）；
立式压力容器：Ar=πD0L’；
球形压力容器：Ar=0.5πD02或二者中取
从地面起至7.5m高以下外表面积较大值Ar公式中：D0 —压力容器外径，m；
L —压力容器总长，m；
L’ —压力容器内最高液位，m。

B．介质为非易燃液化气体的压力容器，置于无火灾危险的环境下工作时，安全泄放量可根据有无绝热层，分别参照式（6.1-2）或（6.1-3）的计算结果，取值不得低于计算值的30%。

（3）有化学反应的压力容器
由于化学反应使气体体积增大的压力容器，其安全泄放量，应根据压力容器内化学反应所需时间或压力上升速度来确定，多以爆破板与安全阀组合。

[注] 以上泄放量计算方法取自规范（5）中的附件五。

（4）压力容器超压原因：火灾；操作失误；动力故障三种原因。

泄放量考虑的原则是，只考虑一次事故受害设备各种可能原因造成的最大泄放量，不应把各种事故原因造成的泄放量全部叠加。

以下为除火灾以外其余事故原因造成的泄放量计算方法，取自参考资料（3）的第330页。

A．当为单相操作内部无加热的设备出口阀因误操作而关闭时，安全阀泄放量可为设备总进料量。

B．塔顶冷凝器给水（冷媒）供应中断时，塔顶安全阀泄放量可为塔顶馏出工艺物料总量（含顶回流量）；如果汽提蒸汽压力高于安全阀整定压力，还应包括正常操作最大蒸汽量。

C．回流中断时，热源仅由塔进料带入者，塔顶安全阀泄放量可为塔总进料的汽化量；如还有其他热源（中间再沸器、塔底再沸器）时，还要考虑这部分热量形成的汽化量。

D．塔顶冷凝冷却空冷器风扇电机故障（在无百叶窗时），塔顶安全阀泄放量按“B款”泄放量的75%计取。

E．两相操作的压力容器出口阀误关闭时（只考虑气相出口）的泄放量a．设备内无加热盘管时，泄放量为正常操作最大气体出料量；
b．设备内有加热盘管时，还应另外计入加热汽化量。

F．换热器管束（一根管）破裂，换热器上低压侧安全阀泄放量（*）a．高压侧介质为气相时
Wg=246.3×104d2（△p·ρv）0.5kg/h （6.1-4）
b．高压侧介质为液相时
W L=16.8×104d2（△p/ργ）0.5m3/h （6.1-5）
式（6.1-4/5）中：Wg —气体泄放量，kg/h；
W L—液体泄放量，m3/h；
d —换热管内径，m；
△p —换热器高低压侧压差，MPa；
ρv —气体密度，kg/m3；
ργ —液体相对密度，无因次。

（*）当低压侧设计压力小于高压侧的2/3时，按阀门故障处理（摘自HG/T20570.2-95）二册
G ．充满液体的压力容器或管道内液体受热膨胀时的安全阀泄放量
W L =p
r C Q ∙∙ρα00361.0=0.00361t V ∆∙∙α m 3/h （6.1-6） 式中： W L —液体泄放量，m 3/h ；
α—液体膨胀系数，l/(l ，℃)，取值如下：
介质 水 轻烃 汽油 馏分油 渣油
α 0.00018 0.0018 0.00144 0.00108 0.00072
Q —输入热量，W ；
ργ —液体相对密度；
Cp —液体定压比热，KJ/kg·℃；
V —体积流率，m 3/h ；
△t —受热后液体温升，℃。

6.2 安全阀排放能力（泄放面积）计算
（1）气体介质（水蒸汽除外）
A ．临界条件 即：10)1
2(-+≤k k d k P P （6.2-1） A=G
CKP W d S 2106.7-⨯ mm 2 （6.2-2） B ．亚临界条件 即：10)1
2(-+>k k d k P P （6.2-3） A=GE
KP W d S 84.55 mm 2 （6.2-4） （6.2-1）～（6.2-4）式中：
Ws —安全泄放量，由6.1节方法计算，kg/h ；
K —安全阀排放系数，无因次，0<K<1，
[可理解为排量系数或额定排量系数，参见4.1节（25）、（26）] K 与安全阀结构有关，应由实验确定；当无实验值时按下述规定选取：
·全启式安全阀 K=0.60～0.70
·微启式安全阀 带调节圈 K=0.40～0.50
不带调节圈 K=0.25～0.35
P d —安全阀（额定）排放压力，MPa （A ），
P d =αPs+0.1
其中：Ps —安全阀整定压力，MPa ；
α—超过压力系数，取值见4.2节。

P 0—安全阀出口侧压力，即背压，目前只考虑静背压。

P 0=背压+0.1 MPa （A ）；
A — 安全阀所需最小排放截面积，mm 2，
·全启式安全阀，即h≥d 0/4时，A=πd 02/4；
·微启式安全阀 h ＜d 0/20时， 平面密封，A=πDh ；
锥面密封，A=πd 0hsinΦ。

上式中：h —安全阀开启高度，mm ；
d 0—安全阀最小流道直径（喉径），mm ；
D —安全阀阀座口径，mm ；（非DN ）
Φ—锥形密封面的半锥角。

C —气体特性系数，只与绝热指数k 有关，
C=5.011)12(
520⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+k k k k 或查附录E ；
k —气体绝热指数，k=Cp/Cv ，纯物质查附录E ；
G=ZT
M ，式中：M —气体（平均）分子量； Z —气体在操作温度压力下压缩系数；
T —气体温度，°K 。

E=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡--+k k d k d P P P P k k 1020)()(1 注：对物流介质气体或液体物性，应从流程模拟计算报表的物流数据中选取。

若无此类数据，对纯物质或接近纯物质的k 可查附录E ；Z 可按如下经验选取：
操作压力（MPa ） ≤0.5 0.5＜p ≤1.5 1.5＜p ≤2.0
Z （t ≤150℃） 0.9 0.8 0.7
（2）液体
A ＝5.0)
(1.5P K W S ∆ρ mm 2 （6.2-5）
式中： ρ —安全阀入口侧温度下液体密度，kg/m 3；
△p —安全阀前后压力降，MPa ，△p=P d -P 0，P d =1.2Ps+0.1,
（目前）P 0可取静背压。

其余符号同前。

（3）饱和水蒸汽
饱和水蒸汽中蒸汽含量≮98%，最大过热度为10℃。

A ．当P d ≤10MPa 时
A=d
S KP W 25.5 mm 2 （6.2-6） 式中：P d =1.03Ps+0.1 MPa （A ）；
其余符号同前。

B ．当10MPa ＜P d ≤22MPa 时
A=P
d S KP W α25.5 mm 2 （6.2-7） 式中：P d =1.03Ps+0.1 MPa （A ）；
αp=7315
2.22968956.190--d d P P 压力修正系数； 其余符号同前。

（3）其他计算
如过热蒸汽安全阀、背压平衡式安全阀的泄放面积，负压保护安全阀，安全阀排放时的反作用力等项计算，规范（5）中未作规定；其他参考资料中公式有简有繁，有的相互矛盾，故未录入本文中，实在需要时可查阅参考资料（2）。

7.0 计算举例
7.1 液化气卧式储罐D-405A/B 的安全阀PSV-407AB/CD （每罐设双安全阀）
已知：储罐尺寸D 0=3.2m ，总长L=L T +2h=17.6+2×0.8=19.2m ，
保温层：聚氨酯泡沫塑料，δ=100mm ，地面以上安装，罐上无水喷淋
装置。

储罐法兰公称压力4.0MPa ，碳钢材质。

V N =200m 3。

操作参数 介质组成已知（略），其中丙烷61.69%（mol ），M =46.11
最大 正常 最小
操作温度（℃） 50 39 -15
操作压力（MPa ） 1.67 1.32 0.25 （均为饱和蒸汽压）
介质密度ρ=485kg/m 3，50°时汽化热q=67kcal/kg=280.3KJ/kg
D-405A 或B 最大进料量40,000kg/h （装车全回流）
装置边界处排放气回收系统静背压P B =0.08MPa 。

解：（1）安全阀泄放量
A ． 火灾工况，用式（6.1-3）
受热面积 Ar=πD 0（L+0.3 D 0）=3.1416×3.2（19.2+0.96）=202.7m 2 .
保温层导热系数 查附录C λ=0.027w/(m·℃)×3.598
=0.0971KJ/(m·h·℃)
泄放量 Ws =q
t δλ)650(61.2-Ar 0.82 =()3.2801.00971
.05065061.2⨯⨯-⨯×(202.7)0.82＝423Kg/h
B.误操作工况，罐出口阀关闭，取单罐最大进料量
Ws=40,000 Kg/h 取此值。

（2）安全阀泄放面积
A ．安全阀初步选型 弹簧封闭全启式，每罐上两个安全阀各承担全部泄放量，
互为备用。

整定压力Ps=1.67MPa ，不带扳手。

B ．泄放面积 用式（6.2-5）
安全阀排放系数 全启式 K=0.6，为保险起见，可再乘以排放减低系数0.9，
则取K=0.54。

阀前后压降 △P=P d -P 0=1.2Ps+0.1-（0.08+0.1）=1.92Mpa
泄放面积 A=5.0)(1.5Ws ρ⋅∆P K =5
.0)48592.1(54.01.540000⨯⨯ =476.0mm 2
计算喉径 d 0=785.0/A =24.6mm
（3）安全阀选型
A ．参照附录 F 上阀牌（普通）安全阀结构参数
安全阀型号 A42Y-40，DN50/65（入/出口）（DN80/100亦可），
法兰PN4.0/2.5（入/出口）MPa ，Ps=1.67 MPa ，
法兰标准可按项目中规定。

位号 PSV-407AB/CD
台数 4
弹簧号（整定压力分级） 由附录B （三）选＞1.6～2 MPa 弹簧
B ． 核查所选安全阀喉径及泄放面积
A42Y-40 DN50/65 喉径d 0=32mm ，
泄放面积A=4
πd 02=803.8mm 2，均大于计算值。

7.2 蒸馏塔顶安全阀 PSV-404 1台
已知：戊烷塔 φ1200×27000TL ，碳钢，法兰PN4.0MPa 。

保温层岩棉，δ=100mm 。

操作介质 塔顶C 1～C 4烃，以C 3、C 4为主，用水冷凝器；
塔底C 4～C 6烃，以C 5为主。

最大 正常 最小
操作参数 温度℃ 65 54 45 塔顶
140 128 120 塔底
压力MPa 1.50 1.35 1.2 塔顶
1.55 1.40 1.3 塔底
塔顶馏出汽相量（最大） V=1.1×9310=10,240 Kg/h
(含回流量、进料和再沸器汽化量，操作弹性上限)
塔顶汽相物性 分子量 绝热指数 压缩系数 密度
48.9 1.24 0.784 30.2Kg/m 3
排放系统静背压 P B =0.08MPa
安全阀整定压力 P S =1.50+0.18=1.68 MPa
解：（1）安全阀泄放量
A ．火灾工况 塔釜最高液位2.0m ，q=217.4KJ/Kg
由附录C ，保温层λ=0.046×3.598=0.1661 KJ/（m·h·℃）
受热面积 Ar=πD 0L′=3.1416×1.2×2=7.54m 2
用式（6.1-3） Ws=()q t ⋅-δλ
65061.2Ar 0.82 =()4.2171.01161
.014065061.2⨯⨯-⨯×(7.54)0.82
=37.2Kg/h
注：对于常规蒸馏塔，此项可不计算。

B ． 事故工况
停冷却水或停电时 泄放量 Ws=10,240Kg/h 。

（2）泄放面积
A ．判别流动状态 先用式（6.2-1）
0849.012
.218.01.068.12.11.008.00==+⨯+=d p p （A1） 557.0)893.0(124.121217.5124.124.11==⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+--k k
k （A2）
故有A1＜A2 属临界状态，用式（6.2-2）计算泄放面积。

B. 初选安全阀类型 弹簧封闭全启式，不带扳手
C ．泄放面积 G
P 106.7A d 2CK Ws -⨯= 式（6.2-2） 安全阀排放系数 9.062.0⨯=K （减低系数）=0.558
气体特性系数 由k=1.24查附录E ，C=341
泄放压力 P d =2.12 MPa （A ）
热力学状态参数 G=
430.01845.0)65273(784.09.48==+=ZT M 泄放面积 228.776430
.012.2558.0341106.710240A mm =⨯⨯⨯⨯⨯=- 计算喉径 d 0=mm A 46.31785.05.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛
（3）安全阀位号 PSV-404，选型如下：
由附录F 选A42Y-40，DN80/100，PN4.0/2.5 MPa ，P S =1.68 MPa 由P S 和附录B （三），选弹簧号＞1.6～2 MPa
选用安全阀 d 0=50mm ，泄放面积A=0.785 d 02=1963mm 2均大于计算值。

法兰标准 可根据设计项目规定选用。

7.3 蒸馏塔的回流罐上安全阀 PSV-405 1台
已知：卧式回流罐D-402尺寸 Φ1200×3200TL ，V N =4m 3，碳钢，法兰PN4.0 MPa 操作介质 气相C 1～C 4，以C 1～C 2为主，组成已知（略）
液相C 3，C 4，很少量C 2及更轻组分，和很少量C 5及更重组分 最大 正常 最小
操作参数 温度℃ 50 40 30
压力MPa 1.50 1.32 1.20
进口流率 汽相 Kg/h 840 648 520
液相Kg/h 5640 4340 3040
介质物性 密度Kg/m 3 绝热指数 分子量 压缩系数 黏度C P
汽相 28.9 1.30 41.1 0.791 0.0096
液相 485 — 46.1 — 0.092
安全阀整定压力 P S =1.50+0.18=1.68 MPa
排放系统静背压 P B =0.08MPa 。

D-402岩棉保温层，δ=100mm 。

解：（1）泄放量
蒸馏塔的回流罐，安全阀泄放量一般只考虑火灾、汽相出口阀故障工况，而不考虑相关蒸馏塔的事故泄放量。

当塔顶冷凝器为全凝（正常无汽相从冷凝器进入回流罐）时，可把热旁路（用于塔顶压控）进入回流罐的最大汽相流率作为回流罐的泄放量。

A ． 火灾工况 用式（6.1-3）
Ws=()q t ⋅-δλ
65061.2Ar 0.82
取值：t=50℃，q=280KJ/Kg ，δ=0.1m
λ=0.044×3.598=0.158KJ/m·h·℃，罐全长L=3.2+0.5×1.2=3.8m
Ar=πD 0(L+0.3 D 0)=3.1416×1.2(3.8+0.3×1.2) =15.7m 2
Ws =()h kg /8.83)7.15(280
1.0158.05065061.28
2.0=⨯⨯-⨯ B. 回流罐汽相出口阀门故障
Ws=840Kg/h 取此值。

（2）泄放面积
A ．初选安全阀类型 弹簧封闭全启式
B ．判定流动状态 先用式（6.2-1）
0849.012
.218.01.068.12.11.008.00==+⨯+=d p p （A1） 547.0)893.0(13.121233.413.13.11==⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+--k k
k （A2）
故有A1﹤A2 属临界状态，用式（6.2-2）。

C ．式（6.2-2） G
P 106.7A d 2CK Ws -⨯= 仿前例，有 K=0.62×0.9=0.558
由k=1.3及附录E ，C=347
P d =2.12 MPa （A ）
G=398.01854.0)
50273(791.01.41==+=ZT M ，代入上式 泄放面积 227.67398
.012.2558.0347106.7840A mm =⨯⨯⨯⨯⨯=- 计算喉径 d 0=mm A 3.9785.05.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛
（3）安全阀位号 PSV-405，选型如下：
由附录F 选A42Y-40，DN40/50，PN4.0/2.5 MPa
P S =1.68 MPa
安全阀弹簧号 由附录B （三），选弹簧号＞1.6～2 MPa
选用安全阀 d 0=25mm 2，泄放面积A=0.785 d 02=491mm 2
均大于计算值。

法兰标准 按项目设计规定。

7.4 饱和水蒸汽分水罐D-501上安全阀PSV-501 1台
已知：D-501尺寸Φ700×750TL ，立式，V=0.4m 3，蒸汽进出料管口DN150，法兰
PN1.6MPa ，安全阀排入大气。

最大 正常 最小
操作 温度℃ 164 158 151
压力MPa 0.6 0.5 0.4
流率Kg/h 5000 2200 500
密度Kg/m 3 绝热指数k 分子量 压缩因子
饱和水汽物性 3.11 1.324 18 0.95
安全阀整定压力 P S =1.1×0.6=0.66MPa
排放压力 P d =1.03 P S +0.1=0.78MPa （A ）
注：P S 不应高于锅炉安全阀的整定压力。

背压 P 0=0.1 MPa （A ）
解：（1）泄放量 一般按D-501出口阀故障工况考虑。

A ．正常操作时 Ws=5000kg/h
B. 按式（6.1-1） Ws=2.83×10-3×ρvd 2 kg/h
ρ=3.11 kg/m 3，D-501蒸汽入口最大流速取v=30m/s,
入口管内径 d=159-2×5=149mm ，代入上式
Ws=2.83×10-3×3.11×30×1492 =5862kg/h 取此值。

（2）泄放面积 选弹簧不封闭全启式，带扳手安全阀。

由P d =0.78MPa ﹤10MPa ，用式（6.2-6）
取K=0.62×0.9=0.558
2d 256578
.0558.025.55862P 25.5A mm k Ws =⨯⨯== d 0=mm A 2.57785.05.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛
（3）安全阀位号 PSV-501 选型如下，由附录F
型号 A48Y-16C ，DN100/125，PN1.6 MPa ，P S =0.66 MPa 。

弹簧号 由附录B （三），选弹簧号0.6～0.7 MPa 弹簧
检验实际 d 0=65mm
A=0.785 d 0=3317mm 2，均大于计算值。

后接附录A ～F 。

附录A 计算书封面A-1/1
工程名称：
项目名称：
软件名称：
计算书档案号：
总页数：
修改版次：
安全阀计算书
计算：
校核：
审核：
计算日期：
大庆华凯石油化工设计工程有限公司
附录B 安全阀代号及主要参数
（一）安全阀型号编制方法
（二）国产安全阀的流道直径及流道面积
（三）上阀牌安全阀整定压力分级表
（四）上阀牌（常规）安全阀系列、规格、参数
（一）安全阀型号编制方法
选用安全阀时，首先要了解安全阀型号的编制方法，标准安全阀的代号反映了安全阀一些主要的参数。

世界各国均有不同的编制方法，甚至不同的厂商也有自己的安全阀型号编制方法，在选用这些特殊的安全阀时，就只能参考厂商提供的资料了。

目前我国国内厂家生产的安全阀还是沿用原机械部标准，常规的安全阀都还使用这个标准。

非常规的安全阀由于其多样性，在这里就不做说明了。

安全阀的型号按照机械部标准JB/T 308《阀门型号编制方法》来编制，共由下列六个部分组成：
1.对于低温（低于-40℃）、保温（带加热套）、带波纹管和抗硫（抗硫化氢腐蚀）安全阀，分别在类型代号“A”前加“D”、“B”、“W”和“K”来表示，有时加制造厂代号。

在结构形式代号右下角加一小“S”表示带散热器安全阀，如SA48S Y型表示带扳手、带散热器全启式安全阀、法兰连接。

有的厂商编制先导式安全阀型号时，则在“A”前面加“X”或“SX”来表示先导式安全阀。

2.连接形式代号用阿拉伯数字表示，见表8-1：
表8-1 连接形式代号
附录B （一）续
3.结构形式代号亦用阿拉伯数字表示，见表8-2：
表8-2 结构形式代号
4.阀座密封面或衬里材料代号用汉语拼音字母表示，见表8-3：
表8-3 阀座密封面或衬里材料代号
注：由阀体直接加工的阀座密封面材料用“W”表示；当阀座和阀瓣密封面材料不同时，用低硬度材料代号表示。

5.阀体材料代号用汉语拼音字母表示，见表8-4：
表8-4 阀体材料代号
注：1 PN≤1.6MPa的灰铸铁阀体和PN≥2.5MPa的碳素钢阀体，省略本代号。

2 对于CF3、CF3M、CF8、CF8M等新材料通常是参考相应的材料代号用“P”或“R”
来表示。

一些常用于高温的铬钼合金钢WC6、WC9等，也建议用“I”来表示。

3 各材质相应标准号参见GB/T9124-2000，阀门材料与压——温等级。

6.安全阀型号示例
A42Y-16C表示：安全阀、法兰连接、弹簧封闭全启式、密封面材料为硬质合金，公称压力PN1.6MPa，阀体材料为碳素钢。

A44
Y-64R表示：弹簧封闭全启式安全阀，带扳手、带散热器、法兰连接，密
S
封面材料为硬质合金，阀体材料为0Cr18Ni12Mo2Ti，公称压力PN6.4MPa。