安全孔板(F(Z))在控制閥失敗工況下的應(yīng)用

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1、安全孔板（F(Z)）在控制閥失敗工況下的應(yīng)用摘要：本文主要介紹了一種切實(shí)可行，簡(jiǎn)單可靠的設(shè)計(jì)思路，即孔板和控制閥串聯(lián)，用于控制閥失敗工況的設(shè)計(jì),我們稱之為安全孔板F(Z)。通過安全孔板F（Z）的使用，減小了安全閥的泄放量，降低了火炬系統(tǒng)的負(fù)荷，節(jié)省了投資；并且使控制閥失敗工況下，安全閥的泄放量不受控制閥影響。Thispapermainlyintroducesapractical,simpleandreliabledesignmethod,makingtheorificeplateandcontrolvalveinseries,whi

2、chisusedforPSVreliefloadcalculationofcontrolvalvefailurescenario,whichiscalledsafetyorificeF(Z).BysafetyorificeF(Z),thereliefloadofPSVandtheloadoftheflaresystemarereduced,investmentissaved;Andduringcontrolvalvefailure,thereliefloadofPSVisnotaffectedbycontrolvalve.關(guān)鍵詞:安

3、全孔板；控制閥失敗；安全閥；泄放量在工程設(shè)計(jì)中，我們總是想降低安全閥的泄放量，從而來減小安全閥系統(tǒng)的尺寸，包括進(jìn)出口管線，來降低投資，甚至來降低火炬系統(tǒng)的負(fù)荷。降低安全閥泄放量的措施有很多，針對(duì)不同的泄放工況其采取的措施也會(huì)有所不同。在絕大部分的工藝流程中，都會(huì)有控制閥失敗（全開）的分析工況，一般的做法都會(huì)根據(jù)控制閥最終的流量系數(shù)（Cv值）來反算安全閥的泄放量，但這種做法需要項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃做的比較好，控制閥的采購(gòu)等不影響安全閥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型，在進(jìn)度配合的不是很好的情況下，這種工況下安全閥的泄放量就會(huì)按經(jīng)驗(yàn)估計(jì)一個(gè)量，不再進(jìn)行校驗(yàn)反算

4、了。筆者在最近和國(guó)外專利商合作的過程中，有一種具有安全功能的孔板和控制閥串聯(lián)，主要的目的就是為了在控制閥失?。ㄈ_）工況下，降低并能控制相應(yīng)安全閥的泄放量，其保守的計(jì)算方法可以在早期就能確定安全閥的泄放量，從而為解決控制閥失敗的工況分析提供一條新的思路。本文將著重闡述這種方法的使用以及計(jì)算等。帶安全功能的孔板，以下我們簡(jiǎn)稱其為F(Z)孔板，其為一銳角倒角孔板，在本質(zhì)上和一般的孔板沒有區(qū)別，主要的區(qū)別是在于其需要定期校驗(yàn)并要像其他安全設(shè)施一樣登記入冊(cè)，定期維修。F(Z)孔板和控制閥串聯(lián)對(duì)安全閥的計(jì)算主要有兩種情況，一種是通過F(Z)孔

5、板的介質(zhì)直接通過相應(yīng)的PSV泄放，流程如下：圖1直接泄放流程還有一種是間接泄放，即通過F(Z)孔板的介質(zhì)并不直接從相應(yīng)的PSV泄放，其作為加熱介質(zhì)（其他作用介質(zhì)）使其他介質(zhì)蒸發(fā)，從而導(dǎo)致相應(yīng)的PSV泄放，典型的即為精餾塔再沸器熱源上設(shè)置此流程來控制“非正常熱量輸入”工況下的泄放量，流程如下：圖2間接泄放流程在實(shí)際設(shè)計(jì)中，F(xiàn)(Z)孔板也可能會(huì)在控制閥的上游。這兩種流程其實(shí)并沒有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別，其計(jì)算過程基本一致，只是在間接泄放的流程中，需要將孔板算的加熱介質(zhì)量再折算成塔內(nèi)介質(zhì)的蒸發(fā)量，從而計(jì)算出相應(yīng)安全閥的泄放量。對(duì)于F(Z)孔板，由于

6、其在正常操作中也會(huì)有降壓作用，所以在選擇F(Z)孔板時(shí)必須考慮到正常工況的操作，即對(duì)于F(Z)孔板的設(shè)計(jì)，必須要滿足兩種工況的要求：正常工況和泄放工況，滿足以上兩種工況的孔板，即可認(rèn)為是合格的孔板。F(Z)孔板的計(jì)算步驟基本如下：1.根據(jù)正常工況，確定控制閥和孔板總共可以得到的壓力降，即控制閥前操作壓力和容器最終操作壓力之差，DP1。2.首先均分步驟1中得到的總壓力降DP1,即控制閥和孔板的初始?jí)航稻鶠?.5DP1。3.根據(jù)正常操作流量和步驟2中所得的壓降計(jì)算出相應(yīng)的控制閥和F(Z)孔板，求得相應(yīng)的孔板孔徑d0。4.在控制閥失敗全開

7、時(shí)，保守計(jì)算可以認(rèn)為控制閥全開時(shí)壓降為0。此時(shí)通過孔板的介質(zhì)量最大。5.根據(jù)操作要求，分析出在控制閥失敗全開時(shí)，孔板上游的最大操作壓力P1’。6.根據(jù)P1’和下游容器安全閥的設(shè)定壓力P3，以及步驟3中所得的孔板孔徑d0，即可求出在控制閥失敗全開工況下的安全閥的相應(yīng)泄放量Q1。7.如果Q1量偏大，可以回到步驟2，從新分配控制閥和孔板的壓降，可多分配些壓降在孔板上，使其孔徑減小，從而減少最終的泄放量，直到達(dá)到可以接受的值。下面通過兩個(gè)例子來加以說明。例一：某容器有一氮?dú)膺M(jìn)料線，正常操作時(shí)氮?dú)饬髁繛?57.5kg/h，進(jìn)口為F(Z)孔板和

8、流量控制閥串聯(lián)設(shè)置，孔板前壓力為21barg,溫度為23℃，容器內(nèi)操作壓力為4.0barg，進(jìn)口管線為DN50（內(nèi)徑為49.25mm），容器的安全閥設(shè)定壓力為17.7barg，試求在進(jìn)口流量控制閥失敗全開時(shí)的安全閥泄放量。1.由以上的