安全阀整定压力和密封试验压力的取值探讨

2015-07-16邢金涛李东东马维强

石油工业技术监督 2015年8期

邢金涛，李东东，马维强，李祚

中国石油长庆油田分公司技术监测中心（陕西西安 710018）

整定压力是安全阀阀瓣在运行条件下开始开启时的预定压力，当介质压力大于整定压力时，安全阀开启，将系统介质进行排放；待系统压力降至该压力后，再自行关闭，以达到系统压力不会超压的作用。因此，安全阀整定压力的正确选取，直接影响到如锅炉、压力容器、压力管道等在用设备的安全运行。

安全阀整定压力主要依据所在系统的实际工作压力和相关标准规范来进行选取。对于使用单位来说，安全阀所在系统的工作压力一般较为确定。但在相关的标准规范中，有些给出了具体的整定压力取值范围，而有些给出的是一个比较大的选择范围。因此，如何在较大的选择范围内选出最适合的整定压力，既满足标准要求，又可以对设备和系统进行及时有效地保护，目前尚缺乏明确的参考和规定。

安全阀密封试验压力是进行密封试验的进口压力，在该压力下测量通过关闭件密封面的泄漏率。安全阀密封试验压力的选取按GB/T 12243-2005的规定，一般取整定压力的90%，但在实际中有时却存在工作压力大于密封试验压力的现象，使安全阀的密封性存在一定隐患。

综上所述，研究安全阀整定压力和密封试验压力，对于安全阀校验及管理有一定的指导和参考意义，对于设备的安全运行具有重要的促进作用。

1 安全阀整定压力的取值

1.1 锅炉用安全阀整定压力值选取

对于锅炉用安全阀，在TSG G0001-2012《锅炉安全技术监察规程》[1]第6.1.9条中，对蒸汽锅炉、热水锅炉的安全阀整定压力，以及直流蒸汽锅炉过热器系统、过热蒸汽系统、再热器、外置式启动（汽水）分离器的安全阀整定压力都做出了明确规定，具体见表1。

表1 蒸汽锅炉安全阀整定压力

以上相关规定及要求，对锅炉用安全阀做出了具体的整定压力要求，因此锅炉用安全阀整定压力应严格按照TSG G0001-2012的规定执行。

1.2 压力容器用安全阀整定压力值选取

1）相关标准规定。在GB 150-2011《固定式压力容器》中对压力容器用安全阀进行了规定[2]，容器的设计压力由以下几步确定：①根据容器的工作压力Pw，确定安全阀的整定压力Pz。一般Pz取Pw的1.05～1.1倍；当Pz＜0.18MPa时，可适当提高 Pz相对于 Pw的比值。②取容器的设计压力P等于或稍大于整定压力 Pz，即 P≥Pz。在 TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》[3]中规定，“安全阀的整定压力一般不大于该压力容器的设计压力。设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力的，也可以采用最高允许工作压力确定安全阀的整定压力”（注：Pz为安全阀整定压力，Pw为设备实际工作压力，P为设备设计压力）。

2）存在问题。对于压力容器，何时选用Pz=（1.05～1.1）Pw，何时选用 Pz≤P，何时选择最高允许工作压力确定Pz，还存在很大空间。例如长庆油田第一采油厂坪桥作业区一缓冲罐，设计压力为0.78MPa,工作压力为 0.3MPa，若以 Pz=(1.05～1.1)Pw，Pz=（0.315～0.33）MPa；若以 Pz≤P，则 Pz可以为 0.78MPa，中间差距最大为2.36倍。

3）根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中规定，“气密性试验压力为压力容器的设计压力，且进行气密性试验压力时，一般应当将安全附件装配齐全”；根据固容规中规定“对于带有安全阀、爆破片等超压泄放装置的压力容器，如果设计时提出气密性要求，则设计者应当给出该压力容器的最高允许工作压力”，所以此时的安全阀整定压力应大于设计压力小于设备最高允许工作压力Pmax，即应取 P＜Pz≤Pmax。

因为容器的气密性试验一般在新设备安装完成后进行，而在设备投入运行后，设备的安全状态是逐步变差的，从而使其承载能力不断下降，这时如果安全阀的开启压力仍然按照投运前的选取方法取值，则会给设备带来较大风险。因此在新设备投入运行之后的安全阀定期校验时，安全阀整定压力建议按照以下要求选取：

①对于设计压力较大于工作压力，且系统运行压力较为平稳时，取 Pz=（1.05～1.1）Pw；②对于设计压力较接近于工作压力时，则取Pz≤P。

注：对于第②条，当设备在定期校验中有检验人员提出设备的允许工作压力时，则应按照允许工作压力来取代P。

1.3 压力管道用安全阀整定压力值选取

1）相关标准规定。在TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程》[4]第一百三十四条中要求安全泄放装置的相关压力的确定应当符合GB/T 20801《压力管道规范工业管道》[5]的要求，其中第4.1.6.1条中规定，“对于独立压力管道系统上的安全泄放装置，当安装一个安全泄放装置时，安全阀的设定压力应不大于系统设计压力；当安装多个安全泄放装置时，至少有一个安全阀的设定压力应不大于系统设计压力，其余安全阀设定压力不得超过系统设计压力的5%”。第4.1.6.2条中规定，“对于防止液体管道热膨胀的安全泄放装置，安全阀设定压力应不大于管道设计压力的120%和系统试验压力中的较小值”；第4.1.6.4条中规定，“GC1级管道安全阀的设定压力应不大于管道设计压力”。

2）存在问题。对于压力管道，只要求在系统安装一只安全阀时，整定压力不大于设计压力，因此在系统设计压力较大于系统正常工作压力时，则整定压力也存在较大空间。例如，长庆油田采气一厂下古井注醇管线设计压力为32MPa，实际工作压力一般为18～24MPa，因此整定压力取值范围为 25～32MPa，中间差距最大为7MPa。

3）对于压力管道用安全阀整定压力选取，建议如下：

对于设计压力较大于工作压力，且系统运行压力较为平稳时，取 Pz=（1.05～1.1）Pw；对于设计压力较接近于工作压力，取Pz≤P。

1.4 设备自带安全阀整定压力值选取

对于注水泵及输油泵的设备自带安全阀，则在相关标准规定中未有明确说明整定压力的取值方法及范围。因为其所处系统的压力变化较大，不够稳定，因此建议对整定压力的选取以不大于设计压力为准。如此取值，主要考虑可以减少安全阀的起跳频率，增加安全阀使用寿命，减少介质的损失，以及人工时的浪费。

2 安全阀密封试验压力的取值

1）相关标准规定。根据ZSG ZF001-2006《安全阀安全技术监察规程》[6]规定，安全阀密封试验应当符合GB/T 12243-2005《弹簧直接载荷式安全阀》[7]的规定。具体规定见表2。

2）存在问题。根据此规定，对于安全阀的密封试验压力，一般取整定压力的90%。例如，一天然气处理厂的回注泵，设计压力为16MPa,正常工作压力为13MPa，最大工作压力为14.5MPa，使用单位要求整定压力为16MPa。根据标准要求，此整定压力符合要求，因此密封试验压力应取16×90%=14.4MPa。当回注泵达到最大工作压力14.5MPa时，则14.4MPa＜14.5MPa时，安全阀还未起跳，但却存在密封泄露大于标准要求的可能性。