浅谈 AFT ARROW在安全阀选型中的应用

孙希文,牛冠军（中海油山东化学工程有限责任公司,济南　250000）

浅谈 AFT ARROW在安全阀选型中的应用

孙希文,牛冠军
（中海油山东化学工程有限责任公司,济南250000）

摘要：安全阀（Safety Valve）常用于排放可压缩流体，比如气体或蒸汽。泄压阀（Rel ief Valve）常用于不可压缩流体，如液体。

关键词：安全阀；积聚压力；背压；AFT ARROW在安全阀选型中的应用

1　安全阀

安全阀选型：（1）排放不可压缩流体时应选用微启式安全阀，排放可压缩流体应选用全启式安全阀；（2）应选波纹管安全阀或带导阀安全阀的情况：动背压大于其定压的10%时；背压不稳定，且可能影响安全运行时；（3）介质有腐蚀性或易结垢，且会导致工作失常时，应选用波纹管安全阀；（4）较高的工作压力，且要求泄露量小，应选带导阀的安全阀；（5）液体膨胀用安全阀允许采用螺纹连接，但入口管应为锥形管螺纹连接，尺寸不大于DN 25；（6）石化装置一般只采用法兰连接的弹簧安全阀和带导阀安全阀；（7）除波纹管安全阀及用于排放水、水蒸气或空气的安全阀外，所有安全阀都要选用带封闭式；

（8）只有水蒸气和空气时，才允许采用带扳手的安全阀；（9）介质温度大于300℃时，要选用带散热片的弹簧式的安全阀。

2　积聚压力

当安全阀泄压时，泄压设施入口压力高于容器或管道最大允许工作压力的值称为积聚压力。

非火灾工况时，压力容器允许的最大积聚压力为设计压力的10%，火灾工况时，压力容器允许的最大积聚压力为设计的20%。管道允许的最大积聚压力为设计压力的33%。

3　背压

安全阀阀后（出口端）的压力称为背压，分为静背压和动背压。静背压指安全阀未开启时因其他阀排放而造成的背压。动背压是指安全阀开始泄放后增加的背压值。

在计算安全阀通流面积时，需要提供的背压实际上是动背压，但由于很多情况下，是无法得出该压力的，所以大都采用静背压替代或再加一些安全余量。美国AFT流体力学计算软件可以帮你解决这个问题，越复杂的排放系统计算越能体现AFT的优势。

通用式安全阀在非火灾工况时，动背压不可超过定压的10%，火灾工况时，动背压不可超过20%。波纹管平衡式安全阀的总背压（静压力+动背压）不高于定压的50%。

目前国内针对安全阀的选型主要参照GB/T12241-2005和ARI520两个标准，两个标准稍有差别。

4　AFT　AROOW在安全阀选型中的应用

AFTAROOW软件是美国AFT公司开发的流体力学软件，其主要用来进行可压缩流体管径计算、压降计算、流量分配计算，风机、压缩机选型，声阻塞（sonicchoke）预测，可计算各点压力、密度、温度等变化等，安全阀选型等。

软件中内置有三种安全阀布置方式：

下面是AFTArrow模拟不同安全阀布置方式时，选择不同安全阀类型，几乎涵盖了当前所有的布置方式。

AFTA roow中进行安全阀选型计算时可以采用两种方法：

试算法，通过多次输入安全阀有效通流面积来校核整个系统是否满足系统要求；

目标自动求解法，用户直接定义泄放量，软件自动求解安全阀有效流通面积。

推荐采用目标自动求解方法，该方法设置简单，求解速度快，可快速得出需要的计算结果。

如右图是一个安全阀选型模型，直接定义了泄放量，然后排放到大气中。

针对上述模型，采用目标自动求解时，需要如下步骤：

（1）激活AFTArrow中选装模块（GSC）；

（2）定义变量，将安全阀的有效流通面积（CdA）作为目标求解过程中需要的变量；

（3）定义泄放量，在目标控制栏中将泄放量作为目标，输入目标值后运行软件即可得出结果。

AFTArrow软件对安全阀的选型结果与目前国内多数设计院或工程公司使用的计算选型软件Instrucalc结果基本一致，但因AFTArrow软件考虑了安全阀真实背压，计算的结果相对来说更准确。从一些算例来看，计算结果中的安全阀的有效通流面积都较Instrucalc稍大，但均不超过5%。

总的来说，AFTArrow软件对于提高安全阀泄放系统计算分析和安全阀选型的效率和准确性是非常有利的。

参考文献：

[1]刘明钢.压力容器安全阀选型和使用应注意的问题 [J].煤矿设计,2006(06).

[2]赵科.安全阀在高压蒸汽采暖管道中的应用[J].科技信息,2011(07).

[3]薛渝.锅炉安全阀排放量计算公式的应用[J].能源研究与利用,2005(04).

[4]唐桂华，液化石油气储罐安全阀的选型及计算 [J].油气储运,1984(01).