安全阀反力计算及出口管道设计(终版) .pdfVIP

安全阀反力计算及出口管道设计浅析

谭永新王金玉杨明

（山东天浩化工设计有限公司济南250101）

摘要本文通过多方验证，论证了安全阀反力计算公式，同时在安全阀出口管道的设计

方面进行了深入探讨。

关键词安全阀反力计算超压泄放背压

1前言

安全阀是化工装置压力容器、压力管道超压保护的重要设施。在装置运行过

程中，当遇到阀门误关、火灾、冷却介质停供、电力故障而导致系统压力超过安

全阀设定压力时，阀瓣开启泄压，保护系统设备及管道不因超压而发生事故。

大多数化工装置系统操作压力较高，比如合成氨装置中氨合成操作压力可达

20~30MPa，一般的中压蒸汽也在2.5MPa左右。而且化工物料多是可燃易爆介质，

如果安全阀设计考虑不周，超压泄放时易引起火灾、爆炸等事故。因此从系统安

全的角度出发，安全阀的合理计算与设计对化工装置来说是非常重要的。

安全阀的计算和选用在很多规范及手册上都有详细讲述，在此便不再赘述。

本文根据笔者多年工程设计经验，着重在安全阀反力计算及出口管道的设计两方

面进行深入探讨。

2安全阀反力计算

安全阀阀瓣开启泄放时，管道内流体的快速流动会对排放管道产生一定的作

用力，并通过排出管道传至安全阀，并以力矩的形式通过管道作用在安全阀的设

备接口。因此需要对这种力和力矩进行计算，以保证安全阀进出口管道及设备接

口、法兰的安全。

通常设计人员一般采用《安全阀的设置和选用》（HG/T20570-95）中14.0.0-1

式进行反力计算，即下式（公式一）：

而在API520（2003版）中，安全阀反力计算公式为下式（公式二）：

我们可以看出，以上两个公式是有些差异的。下面我们通过一个实例计算，

对两个公式的计算结果进行对比。

例题：E101加热器需增加两个喉径为65mm的全启式安全阀，该安全阀各

项参数见表1。

喉径泄放公称公称压起跳出口泄放管操作操作

安全阀/mm量直径力压力直径口压力压力温度

/Kg/h/mm/Mpa/Mpa/mm/Mpa/Mpa/℃

A42Y-40654250010042.751250.2752.5250

对安全阀出口进行反力计算，按照公式一计算反力：

kT

6

f1.0210W10AP

02

k1M

1.28523

62

1.021042500100.7851250.275

2.2844

33730.58N

其中：f—泄放反力（N）

W—质量泄放流量（Kg/h）

k—绝热指数

T—泄放温度（K）

M—流体分子量

A—泄放管出口面积（mm）

P—泄放口压力（bar）

按照公式二计算反力：

kT



F129W0.1AP



k1M

425001.28523