专题报道——泄压阀，最后一道防线

        在压力容器中安装安全阀和泄压阀以及在上游和下游使用截止阀被认为是内部压力大于大气压力的设备的最后一道防线。但是，这种保护只能通过定期维护来保证。

        泄压阀（PRV）应用于各种工业领域，例如炼油厂、纸浆和造纸、化肥、化学和食品工业等。这些阀门用于保护按照ASME规范第8节第1部分建造的压力容器。这样，通过正确尺寸、指定、安装以及随后检查和维护的泄压阀，可以保护生命、环境和投资资本。

        根据行业的不同，用户可能需要定期拆下这些阀门进行检查和维护。在进行此维护之前，可能需要完全关闭工厂。

        当用户预见到这种需求时，必须至少安装两个泄压阀，每个阀门的单独流量至少负责过程所需流量的100%。因此，一个安全泄压阀将始终暴露在过程中，而另一个安全泄压阀将保留。在这样的应用中，两个阀门的设定压力必须限制在相同的MAWP（最大允许工作压力）值。通过这种布置，用户可以卸下一个安全泄压阀进行维护，并在过程继续运行中始终受到另一个安全泄压阀的保护。

        ASME规范第8节第1部分（2021版）在其附录M中仅允许使用上游和下游PRV截止阀，以便将其拆除以进行维护。

        推荐闸阀或球阀

        ASME规范第8节第1部分和API 520标准第2部分（安装）建议安装全通径截止阀，即闸阀或球阀。这两种类型在完全打开时都提供最小的压降。这些阀门必须用链条和挂锁锁定在100%打开位置。这些阀门在任何情况下都不能在部分打开的位置运行。

        一些用户不了解用于阻断的阀门的结构设计，因此最终使用截止阀来阻断安全阀和泄压阀。然而，由于其内部几何形状，截止阀即使在100%打开时也会产生高压降（高能量损失）。在这些阀门中，流动方向会以90°改变两次，而在闸阀或球阀中，流动通道是完全不间断的。

        将2英寸口径的闸阀或球阀与2英寸截止阀的压降进行比较：闸阀和球阀的压降相当于0.7米的直管，而在截止阀造成的压降相当于一根17.68米的直管段。球阀提供的这种高压降导致流量比闸阀或球阀低三到四倍。例如，仍以上述阀门为例，2英寸直径闸阀的流量系数（CV）为309，而直通型截止阀的流量系数仅为47。容器和安全泄压阀的入口连接必须提供尽可能低的压降，以免影响阀门的操作性能。

        最大压降

        ASME规范第8节第1部分和API 520标准第2部分建议容器出口和安全泄压阀入口连接之间的最大压降在其承载能力额定流量下不超过设定压力的3%。更大的压降会导致一种称为颤振的操作现象。这种现象提供了阀板靠着阀门喷嘴（和流动方向）快速打开和关闭的循环。在设定压力下会发生颤振，从而阻止阀门释放压力，增加容器内的压力。

        这种现象是由于截止阀规格不正确（应用时）导致进水管中的高压降造成的。进水管的内径小于安全泄压阀进水接头的内径。当过程提供的流量小于安全泄压阀额定流量的30%时，安全泄压阀尺寸过大是另一个可能导致颤振的原因。

        在入口管道或尺寸过小的入口管道中安装高压降（低压恢复）截止阀，或在尺寸过大的安全泄压阀中安装一个高压降（低压恢复）截止阀，都会导致作用在阀板支架下方和挤压腔内的力减小，在泄压期间保持阀门打开。

        在容器出口和阀门入口之间的管段中发生的压降与其长度和峰值流速成正比，与其内径成反比。为此，始终建议进口管的内径等于或大于安全泄压阀进口连接处的直径，决不能小于喷嘴喉部的内径。

        最终结论

        泄压阀被认为是内部压力大于大气压的设备的最后一道防线。但是，只有在安全阀和泄压阀进行定期维护时，才能保证这种保护。如果安全和泄压阀的尺寸、规格、安装、检查和维护不正确，其正确操作的可靠性就不能取决于其设计的质量。使用上游和下游截止阀可以将其拆除以进行维护和检查。

        关于作者

        Arthur Mathias是一名工业机械和化学技术员，也是ISA的成员。他现在是一名顾问，自1985年以来一直活跃于阀门的维护、检查、规格和选型。

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