斯派莎克安全閥的選擇
    由于安全閥的種類繁多，選擇一個滿足于給定應(yīng)用下特定要求的安全閥幾乎沒有什么困難。一旦選擇
了合適的安全閥，必須確定安全閥正確的排放壓力和排量，同時也要確定合適的口徑和設(shè)定壓力。選擇合適的安全閥受下面幾個因素的影響:
    成本一當(dāng)選擇應(yīng)用于非關(guān)鍵性場合的安全閥時，這是一個zui顯而易見的考慮因素。進行價格比較時，
口必須同時考慮安全閥排量和口徑。正如前一章節(jié)說述，即使相同的安全閥進口連接口徑，但不同的行程特性，排量之間也會有很大的差別。
    排放系統(tǒng)的類型一如果安全閥排放至大氣中，而不是連接到排放系統(tǒng)內(nèi)，開式閥帽的安全閥可用于
口蒸汽、空氣和無毒性氣體系統(tǒng)。在這些應(yīng)用中，通常需要微升桿。對于不允許泄放到大氣中去的氣體或液體應(yīng)用，必須采用閉式閥帽。在這樣的應(yīng)用中，必須使用封閉/氣密端蓋或填料密封微升桿。
    對于存在明顯附加背壓力的系統(tǒng)(通常在制程行業(yè)中排放至集管的情況)，需要平衡波紋管或活塞式安全閥。
    安全閥的結(jié)構(gòu)型式一半噴嘴形安全閥適合于壓力適中的無毒、無腐蝕性介質(zhì)，而全噴嘴形安全閥主
口要用于腐蝕性介質(zhì)或系統(tǒng)壓力非常高的工藝制程行業(yè)。對于腐蝕性流體或高溫的應(yīng)用，還需要一些特殊的材質(zhì)。
    動作特性一根據(jù)不同的應(yīng)用，安全閥的性能要求也有所不同，因此必須相應(yīng)地選擇不同的安全閥。蒸汽鍋爐用安全閥，通常要求較小的超過壓力，一般只有3%或5%。
口
      認證一對于許多安全閥的應(yīng)用，zui終用戶都要規(guī)定安全閥的結(jié)構(gòu)型式和性能所遵循的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
口通常這需要獨立第三方機構(gòu)的認證，以確保滿足對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
設(shè)定和密封性
    為了正確地確定設(shè)定壓力，必須仔細考慮以下幾點:
    正常工作壓力(NWP)一在滿負載條件下系統(tǒng)內(nèi)的運行壓力。
口zui大允許工作壓力(MAWP)一有時也稱作安全工作壓力((SWP)或系統(tǒng)的設(shè)計壓力。這是正常運行條件
口下系統(tǒng)可能出現(xiàn)的zui大壓力(與zui高的工作溫度有關(guān))。zui大允許積聚壓力(MAAP)一按照系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)允許達到的zui大壓力。MAAP通常用MAWP的
口百分數(shù)來表示。
    蒸汽用設(shè)備的MAAP通常要比MAWP高10%，但也不總是如此。如果MAWP不知道的話，將要負責(zé)該設(shè)備的機構(gòu)。如果MAAP也無法確定的話，它不能考慮高于MAWPo設(shè)定壓力(尸S)一也稱作整定壓力，即安全閥開始啟跳的壓力。
口排放壓力(PR)一安全閥達到zui大排量時的壓力。這是設(shè)定壓力(Ps)和超過壓力(Po)之和。
口超過壓力(Po)一超過壓力為安全閥設(shè)計啟跳的設(shè)定壓力的百分比。
口當(dāng)確定安全閥的設(shè)定壓力時，必須考慮兩個基本的限制因素:
    1.設(shè)定壓力必須足夠低，以確保排放壓力不會超過系統(tǒng)的zui大允許積聚壓力(MAAP)o
    2.設(shè)定壓力必須足夠高，以保證在系統(tǒng)正常工作壓力(NWP)以上有足夠的余量使安全閥可以自行關(guān)閉。
但是，設(shè)定壓力不能超過系統(tǒng)的zui大允許工作壓力(MAWP)o
    為了滿足*個限制條件，需要考慮超過壓力百分比和MAAP百分比(通常表示為MAWP的百分比)的相對數(shù)量。這有兩種可能出現(xiàn)的情況:
口安全閥超過壓力的百分比小于或等于系統(tǒng)MAAP的百分比一這就意味著安全閥的設(shè)定壓力可以等于系統(tǒng)的MAWP，因為排放壓力總是低于實際的MAAPo
    例如，如果安全閥的超過壓力為5%，系統(tǒng)的MAAP超過MAWP的10%，選擇的設(shè)定壓力可以等于MAWP。在這種情況下，排放壓力(等于設(shè)定壓力+5%超過壓力)將低于MAAP，滿足條件。
    需要說明的是，如果MAAP的百分比大于超過壓力的百分比，設(shè)定壓力仍是MAWP，這是因為如果設(shè)定壓力提高至MAWP以上，這將違反這二個限制條件。
  口安全閥超過壓力的百分比大于系統(tǒng)MAAP的百分比一此時，設(shè)定壓力等于MAWP將說明排放壓力大于MAAP，因此設(shè)定壓力必須低于MAWP。

    例如，如果安全閥的超過壓力為25%，而系統(tǒng)的MAAP只有10%，設(shè)定壓力等于MAWP的話，排放壓力將比MAAP高出15%。此時正確的設(shè)定壓力應(yīng)比MAWP低15%。
    表9.3.1總結(jié)出在*個限制因素基礎(chǔ)上如何確定設(shè)定壓力。

    除非明確了工作條件，否則為了滿足第二個限制因素，安全閥的設(shè)定壓力總是要高于正常的工作壓力一些，為啟閉壓差留出一定的余量。安全閥的設(shè)定壓力僅僅高于正常工作壓力將導(dǎo)致安全閥啟跳排放后很差的密閉性。
    當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力和安全閥的設(shè)定壓力極有可能非常接近時，通常*在回座壓力和正常工作壓力之間至少要有0.1 bar的余量，確保安全閥緊密的關(guān)閉力。這也叫做“關(guān)閉余量”。此時在加上0.1 bar的余量之前還要考慮系統(tǒng)工作壓力的任何波動。當(dāng)安全閥安裝于減壓閥(尸日V)和其它比例帶相對較大的控制閥之后時，就會出現(xiàn)這種壓力的波動。
    實際應(yīng)用中，所有的控制系統(tǒng)都會存在一定量的與比例帶有關(guān)的比例偏差(關(guān)于比例偏差的詳細說明，見第五章控制理論)。如果一個自作用尸日V是在滿負載條件下調(diào)節(jié)的，無負載時的控制壓力將明顯高于設(shè)定的壓力。反之，如果在無負載時調(diào)節(jié)減壓閥，滿負載的系統(tǒng)壓力將低于設(shè)定的壓力。
    以一個zui大比例帶僅0.2 bar的先導(dǎo)式PRV為例，滿負載時控制壓力設(shè)定在5.0 bar，沒有負載的系統(tǒng)壓力將升高至5.2 bar。相應(yīng)的，如果控制壓力5.0 bar是在無負載時設(shè)定的，滿負載條件下同一個閥門將控制在4.8bar的壓力。
    確定安全閥的設(shè)定壓力時，如果尸日V的控制壓力是在無負載情況下調(diào)節(jié)的，那么就不需要考慮比例偏差。但如果尸日V是在滿負載時調(diào)節(jié)控制壓力的話，就必須考慮尸日V比例偏差引起的下游壓力的增加(見例9.3.1)。
    壓力控制偏差的大小取決于使用的控制閥和壓力控制器的類型。因此知道上游控制閥的比例帶以及該閥門的調(diào)試情況是非常重要的。

背壓對設(shè)定壓力的影響
    如果常規(guī)安全閥有著固定的排放背壓力，其設(shè)定壓力的有效性將會降低，等效于背壓力。為了進行補償，所需要的設(shè)定壓力必須增加與背壓力等效的部分。
   對于附加背壓力變化的情況，設(shè)定壓力的有效性隨著背壓力的變化而有所改變。如果這種變化超過了設(shè)定壓力的10%到15%，就不能應(yīng)用常規(guī)式安全閥，而應(yīng)該使用平衡式安全閥作為替代。
    API 520*實施方法中給出了壓力泄放閥的壓力等級關(guān)系。

安全閥的設(shè)定
    對大多數(shù)類型的安全閥來說，允許使用空氣或氣體進行安全閥的設(shè)定。通常使用一個特殊構(gòu)造的試驗平臺，可以方便快速的安裝安全閥，以便在所需的設(shè)定壓力下進行安全閥的整定，以及隨后的鎖定和鉛封工作。
    除一般性的安全考慮外，對安全閥zui重要的要求就是使用質(zhì)量合格的儀器儀表和經(jīng)過定期校準(zhǔn)的現(xiàn)場系統(tǒng)。所有安全閥的標(biāo)準(zhǔn)都明確規(guī)定了整定壓力的容許偏差(典型在士3%附近)，這一結(jié)果必須遵守。此外，試驗環(huán)境應(yīng)清潔，沒有灰塵，并且相對安靜。
    整定用流體的來源各不相同，從壓縮氣體罐一直到增強裝置和連接于工業(yè)用壓縮空氣主管的收集容器。
對于后者的情況，空氣必須干凈，不含油和水分。
    還應(yīng)注意的是對排量試驗沒有什么特別的要求。試驗平臺只是簡單地達到整定壓力的要求。通常情況是在整定壓力下聽是否有“滋滋”的聲音。在進行調(diào)整時，不管是金屬閥座的安全閥，還是軟密封閥座的安全閥，閥瓣不允許接觸在閥座或噴嘴上旋轉(zhuǎn)，否則會輕易地造成損壞，達不到良好的關(guān)閉效果。因此為了防止上述情況的發(fā)生應(yīng)在夾緊閥桿的同時旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺絲。
    符合ASMEI蒸汽鍋爐安全閥的允許設(shè)定程序有著基本的差別，那就是為了獲得National Board的認證以及在安全閥閥體上敲‘V’鋼印，這些安全閥必須用蒸汽在試驗臺上進行測試，不但要達到所要求的整定壓力，而且要達到足夠的排量以顯示安全閥的突跳點和回座點。這一過程必須符合已驗收的和受控的質(zhì)量程序。對于ASMEV}日安全閥(閥體上‘UV’鋼印)，如果設(shè)定者具有蒸氣測試設(shè)施，這些安全閥也必須用蒸氣在試驗臺上進行測試。如果沒有，也允許用空氣或氣體進行設(shè)定。符合ASME VI日標(biāo)準(zhǔn)的安全閥用于液體系統(tǒng)時，合適的液體，通常為水，必須用于設(shè)定目的。
    安全閥帶有調(diào)節(jié)環(huán)時，應(yīng)按照制造廠商提供的*確立設(shè)定位置，密封柱銷。
鉛封
    如果一個安全閥，沒有指出適用于特別的標(biāo)準(zhǔn)，銘牌或支持文件上也沒有任何的標(biāo)準(zhǔn)參考，對該安全閥的設(shè)定人員沒有什么限制。這樣的閥門通常用來顯示某一已經(jīng)達到的壓力，也不作為安全閥來應(yīng)用。
    如果一個安全閥，已經(jīng)被機構(gòu)獨立地認證過，符合某一特定的標(biāo)準(zhǔn)，那么安全閥的設(shè)定和鉛封工作也是認證的一部分。這種情況下，必須由制造商或是制造商認可的，按雙方同意的質(zhì)量程序進行工作的代理機構(gòu)來設(shè)定，還必須使用經(jīng)過制造商或認證機構(gòu)審批的測試設(shè)備。
    為了防止非性的更改或是損壞，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定在安全閥設(shè)定之后進行封識。
    zui普通的封識方法是使用封識金屬絲把閥帽和彈簧外罩(閥蓋)以及閥蓋和閥體連接起來。也可用封識金屬絲鎖定
調(diào)節(jié)環(huán)柱銷。
    接著金屬絲被鉛封，這樣就能在上面標(biāo)記設(shè)定機構(gòu)的商標(biāo)印記。
安全閥的位置
    為了確保受安全閥保護的任何系統(tǒng)或設(shè)備不會超過其zui大允許積聚壓力，必須仔細考慮安全閥在系統(tǒng)中的安裝位置。由于應(yīng)用的千差萬別，并沒有的規(guī)則來說明安全閥必須布置在何處，因此每一個應(yīng)用都需要分別考慮。
    普通的蒸汽系統(tǒng)安全閥用來保護減壓站下游的工藝設(shè)備。兩種的可能布置方式如圖所示。

    彪維安全閥本身可以布置在減壓站以內(nèi)，即安裝在下游截止閥之前，如圖9.3.3 (a )所示，或更下游的位置，靠近設(shè)備，如圖9.3.3 (b )所示。安全閥安裝在下游截止閥前有以下的好處:
  口通過關(guān)閉下游截至閥，安全閥可以在線檢測，即使安全閥測試失敗，也沒有下游設(shè)備超壓的可能性。
    當(dāng)在線測試時，安全閥不需要從系統(tǒng)中拆下來，然后放到試驗臺上進行測試，這樣節(jié)省了金錢和時
    間。
  口當(dāng)尸日V是在無負載條件下調(diào)節(jié)壓力的，可觀察安全閥的運行情況，因為這樣的條件下，安全閥zui可能
    發(fā)生“頻跳”的現(xiàn)象。一旦發(fā)生這樣的情況，尸日V的壓力應(yīng)調(diào)整到低于安全閥的回座壓力。
  口任何下游增加的設(shè)備本質(zhì)上也受保護了。只有MAWP較低的設(shè)備才需要額外的保護。這具有很大的成
    本優(yōu)勢。
  口但有時在實際應(yīng)用中也需要把安全閥布置于靠近設(shè)備蒸汽進口的地方。當(dāng)尸日V為幾個設(shè)備服務(wù)時，確實需要在每個下游設(shè)備的進口處安裝單獨的安全閥。
以下幾點可用作指導(dǎo)方針:
  口如果減壓閥后只有一個設(shè)備，設(shè)備的MAWP小于PRV的供汽壓力，該設(shè)備必須安裝安全閥，而且要布
    置在接近蒸汽進口的地方。
  口如果PRV后連接了幾個設(shè)備，而且任何一個設(shè)備的MAWP要小于PRV的供汽壓力，那么減壓站要布置安
    全閥，其設(shè)定壓力為連接設(shè)備的zui低MAWP，或者每一個受影響的設(shè)備都必須安裝安全閥。
  口安全閥必須布置在壓力不能通過其它途徑積聚在設(shè)備中的地方，例如，通過單獨的蒸汽管道或旁通管。
    當(dāng)涉及到安全時是否每一種安裝方法都值得特別的考慮還需要討論，但是以下的應(yīng)用和情況有些不同尋常，值得考慮:
口失火一任何壓力容器都應(yīng)在火災(zāi)時受到保護、防止超壓。盡管安裝的用于運行保護的安全閥也能提供
  失火條件下的保護，這種情況還需特別的考慮，這一部分的內(nèi)容超出了本章節(jié)的范圍。
口放熱應(yīng)用一安全閥必須安裝在接近設(shè)備蒸汽進口的地方或直接安裝在設(shè)備上。沒有其它選擇。
口安全閥作為警告設(shè)施一有時安全閥安裝在系統(tǒng)中僅作為警告設(shè)施。它們不需要在負載故障時排放，
  而僅是為了運行的原因發(fā)出壓力超過正常工作壓力的報警。在這樣的應(yīng)用中，安全閥設(shè)在報警壓力，
  僅用zui小口徑的安全閥即可。如果布置這樣安全閥的系統(tǒng)還有超過zui大允許工作壓力的危險，必須按
  常規(guī)的方法安裝另外的保護用安全閥。
例
    為了證明安全閥安裝位置的重要性，以用于排除加熱容器內(nèi)冷凝水的自動疏水閥泵(見第14章)為例進行說明。自動疏水閥泵(AP丁)結(jié)合了機械式回收泵，使用蒸汽作為動力源把冷凝水輸送至回收系統(tǒng)。
安全閥的位置取決于AP丁的MAWP和其本身所需要的動力蒸汽壓力。
    如果APT的MAW尸大于或等于容器的MAW尸，可如圖9.3.4所示那樣布置。
    如果疏水閥泵的動力蒸汽壓力低于0.5 bar(安全閥的設(shè)定壓力減去0.1 bar的關(guān)閉余量)，這樣的布置是合適的。因為APT和容器的MAWP均高于安全閥的設(shè)定壓力，只用一個安全閥就可以起到保護系統(tǒng)的作用。
    但是，如果疏水閥泵的動力蒸汽壓力大于0.5 bar, APT就必須從PRV的上游高壓側(cè)取汽，然后再減壓至更合適的壓力，可仍大于A尸丁4.5 bar的MAW尸。圖9.3.5中所示的布置方式適合這樣的應(yīng)用。
    此時需要兩個單獨的減壓站，每個布置了單獨的安全閥。如果APT的內(nèi)部件失效，4 bar g的蒸汽進入APT，然后進入容器內(nèi)，安全閥"A”將釋放此壓力，保護容器。安全閥+B”不會啟跳，因為APT內(nèi)的壓力低于它的設(shè)定壓力，是可接受的。
需要說明的是，安全閥"A”布置在溫度控制閥的下游，這是為了安全和運行的原因:
安全一如果AP丁的內(nèi)部件失效，即使控制閥在關(guān)閉狀態(tài)安全閥仍將泄放容器內(nèi)的壓力。
運行一如此安裝時很少有安全閥"A”頻跳的可能，因為控制閥后的壓力要比閥前的低。
此外，如果疏水閥泵的MAWP大于減壓閥"A”的上游壓力，安全閥+B”可從系統(tǒng)中取消掉，但是安全閥"A”必須按照同時經(jīng)過減壓閥+B”和減壓閥"A”的失效排量來選型。
例:
制藥廠在同一生產(chǎn)線上有12個夾套鍋，它們的MAWP都相同。安全閥應(yīng)安裝在什么位置?
其中一個解決方案就是在每一個夾套鍋的進口處布置一個安全閥(見圖9.3.6 )。此例中，每一個安全閥應(yīng)按減壓閥失效開啟而同時其余11個夾套鍋關(guān)閉情況下能流通整個負載流量來選型。

    如果系統(tǒng)增加了一個MAWP低于夾套鍋的設(shè)備(例如一個管殼式換熱器)，就有必要增加一個安全閥。這個安全閥應(yīng)設(shè)定一個合適的較低的設(shè)定壓力，按經(jīng)過溫度控制閥的失效流通量來選型。