工艺管道泄压阀尺寸计算-辽宁化工2022年03期

摘      要： 成品油库项目中，工艺管道上通常需要安装泄压阀，以避免封闭管段在阳光直射下温度升高，管内液体热膨胀导致管线超压。以API 520、API 521、API 526规范为基础，介绍泄压阀尺寸的计算方法，并以国外某成品油库项目为例，计算其泄压阀尺寸，便于指导后续国外成品油库项目泄压阀的计算与选型工作。

关  键  词：国外成品油库;泄压阀;有效泄放面积;尺寸及选型

中图分类号：TQ055.81     文献标识码： A     文章编号： 1004-0935（2022）03-0343-03

成品油库中，封闭的工艺管段在阳光的直射下温度升高，管道内液体热膨胀，可能会导致管段超压^[1]。为了避免这一情况，通常在封闭工艺管段上安装泄压阀，泄压管线坡向埋地的排污罐^[1-2]。为了确定泄压阀的尺寸，结合API标准，计算泄压阀有效泄放面积。

1  计算方法

1.1  有效泄放面积

用于液体的阀门按照ASME标准进行设计，按照式（1）初步确定其有效泄放面积^[3]：

已知航煤的动力黏度为1.46 mPa·s，柴油的动力黏度为5.22 mPa·s，汽油的动力黏度为0.77 mPa·s，根据式（6）计算雷诺数Re，结合表1参数，重新核算泄放面积A。计算结果表明，TSV-001的泄放面积为0.243 0 mm²，TSV-301的泄放面积为    0.313 0 mm²，TSV-101的泄放面积为0.288 6 mm²。

若复核所得泄放面积A超出所选的标准孔口面积值（70.97 mm²），则根据API 526选大一级的标准孔口面积，重复上述计算过程，直到所得A值小于所选的标准孔口面积^[3]。

1.2  流量

对于液体满流系统，根据式（3）近似确定为防护封闭段液体不受热膨胀影响的泄压设备尺寸的膨胀率^[10]。

1.3  传热速率

根据上述计算结果，成品油库工艺管道所需泄放量非常少，计算的泄压阀有效泄放面积也非常小。根据API 521，通常采用公称直径DN20×DN25（NPS 3/4×NPS 1）的泄压阀^[10]。

2  计算实例

以国外某成品油库为例，该油库由储罐、泵房、汽车装车设施、变配电室及消防站组成，油库通过输油管线连接至新建码头的收发油设施。库内工艺管线上，在必要的位置安装泄压阀，避免封闭管段内油品热膨胀导致管线超压。

以3条管线上的泄压阀为例，航煤管线TSV-001（D=0.406 m，L=10 m），柴油管线TSV-301 （D=0.406 m，L=15 m），汽油管线TSV-101 （D=0.406 m，L=10 m）。

2.1  计算有效泄放面积

已知航煤的相对密度为0.84，比热容为       2 000 J·kg^-1·℃^-1;柴油的相对密度为0.87，比热容为2 100 J·kg^-1·℃^-1;汽油的相对密度为0.77，比热容为2 000 J·kg^-1·℃^-1。当地太阳辐射Q_p=1 353 W·m^-2，根据式（3）～式（5）计算流量q。计算结果表明，TSV-001的体积流量为0.554 4 L·min^-1，TSV-301的体积流量为0.611 8 L·min^-1，TSV-101的体积流量为0.725 8 L·min^-1。

当泄压阀用于黏性液体，首先假设液体为非黏性，即K_v=1.0，根据式（1）计算泄放面积A₁，如表2所示。

2.2  复核计算结果

根据API 526中的标准孔口面积（见表3^[12]），采用比上述A₁大一级的泄放面积A₂（70.97 mm²）计算雷诺数Re，后根据式（2）确定实际的黏度修正系数K_v。

2.3  泄压阀选型

3  结 论

根据封闭管段的总传热速率，计算通过泄压阀的体积流量，确定泄压阀的有效泄放面积，再根据此面积，结合API 526选择阀门类型。需注意，在阀门有效面积的计算过程中，先假设液体为非黏性，黏度修正系数取1.0，根据计算结果和标准孔口面积来修正黏度修正系数，直到计算值小于选择的标准孔口面积值。后续项目中，泄压阀的选型计算应遵照此过程。

计算结果表明，成品油库工艺管线通常情况下所需泄放量非常少，泄压阀有效泄放面积也非常小，通常选取DN20×DN25（NPS 3/4×NPS 1）的泄压阀。

参考文献：

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[11]API MPMS Ch.9.1.Standard Test Method for Density， Relative Density （Specific Gravity）， or API Gravity of Crude Petroleum and Liquid Petroleum Products by Hydrometer Method[S].2012.

[12]API STD 526.Flanged Steel Pressure-relief  Valves[S].2017.

Sizing Calculation of Pressure-relief Valve of Process Pipeline

bUmTm4PS5Mm3V5aU355S1Q==

YANG Mei¹， YANG Zhi-chao¹， WANG Yu²， LI Da-chang¹， ZHANG Xiao-li¹

（1. China Petroleum Engineering and Construction Corporation North Branch， Renqiu Hebei 062550， China;

2. Huabei Oil Communication Co.， Renqiu Hebei 062550， China）

Abstract：  Pressure-relief valves shall be normally installed on the process pipelines in petroleum products terminal to avoid pipeline overpressure because of the thermal expansion of liquid in pipeline when the temperature of closure section increasing under the sunlight. based on API 520， API 521， API 526， the sizing calculation method of pressure-relief valve was introduced. Referring to a petroleum products project abroad， the sizing of pressure-relief valves was calculated， which could guide the calculation and sizing selection of pressure-relief valves for following foreign petroleum products projects.

Key words：  Foreign petroleum products terminal; Pressure-relief valve; Effective discharge area; Sizing and selection