《安全阀性能试验装置》设计方案.doc

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1、《安全阀性能试验装置》设计方案1.概述按照GB12242-2005的要求，安全阀性能试验应包括动作性能试验和排量试验。一般先进行动作性能试验，且应至少重复两次，然后再进行排量试验。1.1动作性能试验要求动作性能试验主要测定下列参数①整定压力；②排放压力；③开启高度；④回座压力；1.2排量试验要求排量试验中，确定试验合格的条件是①阀达到全开启高度；②压力达到设定排放压力；③实现稳定排放(在一定的排放条件下，最大流量能够稳定一段时间)；④排量的测试精度应≤±2%；⑤各次排量试验的实测值与其各次排量试验的算术平均值之间的偏差应≤±5%；本方案仅考虑可作公称通径为2″

2、喉径32、整定压力≤1MPa的安全阀的性能试验（即动作性能试验及排量试验）。由于动作性能试验在设计上或操作上都相对较为容易，因此在本设计方案中，仅重点考虑安全阀排量试验中的各项参数的选择与设计。尽管《安全阀装置》与《爆破片装置》是两类结构特性完全不同的泄放装置，但是，从热力学观点分析其泄放过程则是相同的，即通常均将它们简化为渐缩喷管模型来处理。根据热力学第一定律可对泄压口的渐缩喷管模型列出气体的流动能量方程。当流动介质为理想气体时(如中、低压的空气)，经推导其泄压口出口侧的流速方程应为(1)当出口流速达到当地音速时其流量达到最大值，该出口处的压力低于或等于临界

3、压力，即为临界泄放状态，于是(2)当出口处的压力大于临界压力时，则出口处的流速小于当地音速，为亚临界泄放状态，即(3)稳定流动时其连续性方程，即描述流经渐缩喷管模型的质量流量为(4)式中—出口侧截面面积，—出口侧平均流速，—流动工质比容，，其值为—质量流量，将，代入中得理想气体状态下的质量流量为，其中对于真实气体，并注意到泄放的结构性差异而引入排放系数(5)当式中，，，，时，则有(6)1.3临界泄放条件计算若系数中的由临界压力比代替，即以代入，这时系数达到最大值，有，若以此代入中，并引入排放系数(以表示实际泄放能力与理论泄放能力之比，即令实际泄放能力/理论泄放

4、能力，其值与泄放结构有关)。于是有若令为气体特性系数，则可得[1]所引述之流量计算式(7)1.4亚临界泄放条件则应该采用原始公式代入，即(8)1.5泄放参数设定(1)安全阀装置——安全阀在压力下的排量，——安全阀的排放压力(绝压)，，MPa，其中为整定压力；在(7)、(8)两式中，有(下同)——安全阀出口侧压力(绝压)，——安全阀最小排气截面积，(2)爆破片装置——爆破片在爆破压力下的排量，——爆破片的实测爆破压力或设计爆破压力(绝压)，——爆破片泄放测的压力(绝压)，安全阀装置与爆破片装置的排放系数均按《压力容器安全技术监察规程》的相关规定选取。2.冷态试验

5、时试验容器容积的方案设计2.1临界排放条件：即出口流速≥当地音速，当试验介质为空气时，即，，，向大气泄放，(绝压)时为临界排放，当(绝压)为亚临界排放。2.2安全阀的冷态排量试验时的临界泄放的排量计算[1](9)2.3安全阀的冷态试验时的亚临界泄放的排量计算(10)——安全阀在压力下的排量，kg/h——气体特性系数，，对空气，按[1]附表5-1，取——排放系数，与安全阀的结构有关，对于全启式安全阀则取——安全阀的设定排放压力(绝压)，，MPa，若其中(整定压力)，MPa；——安全阀最小排气截面积，，2″阀的喉径为32mm，A=803mm2——气体摩尔质量，kg

6、/kmol，空气kg/kmol——气体的温度，K，常温试验，K——气体压缩系数，空气Z=1按临界排放计算MPa阀开启后任一压力下的排量，不考虑帘面积的变化。(11)初始阶段，阀瓣不会完全打开。若定义开启和回座压力下的排量分别为和，则刚开启，，回座时(kg/s)设由开启至达到排放压力的时间秒（为减小容积并减少气体浪费，开启后要尽快达到排放压力，通过快速打开管路阀门实现），排放秒，由排放到回座秒（为减小容积并减少气体浪费，排放至规定的时间后以相对较慢的速度回座，通过快速关闭管路阀门实现），则：(12)上式反映排放出的介质与各时间段内容器内介质质量的变化。其中为回座

7、时的排量，为开启时刻的排量，。——试验容器的容积,m3；——储气容器的容积,m3；——排放压力下的密度,kg/m3；——整定压力下的密度,kg/m3；——回座压力下的密度,kg/m3；——储气容器在向试验容器放气前的介质密度,kg/m3；排量试验时，由于时间较短，可假设为绝热过程，排量试验时温度变化，但据已有的试验单位反映，因节流而引发的温度值为10℃左右。方案设计时，按283K计算回座压力下空气的密度。其它情况下，按298K计算。298K下任意压力时的空气密度为kg/m3MPa（绝压）MPa（绝压）kg/m3，kg/m3MPa（绝压）kg/m3(298K时回

8、座压力下的kg/m3)储气容器的压力为