安全阀排放管道支架设计

                              安全阀排放管道支架设计
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摘要 分析和研究安全阀排放管支架的设计。通过分析和计算所受的力和力矩，介绍安全阀排放管
道支架的设计方法。上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,波纹管91视频看看簧色,活塞式91视频看看簧色,91视频WWW免费下载91视频看看簧色,先导式91视频看看簧色,空气91视频看看簧色,氮气91视频看看簧色,水用91视频看看簧色,自力式91视频看看簧色,比例91视频看看簧色)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。安全阀排放管支架在安全阀配管设计中，排放管支架设计是一项重要的工作，它关系到安全阀能否正常工作，也关系到装置的安全。
1 力和力矩
安全阀的排放系统分闭式和开式两种，计算其反作用力和力矩采用不同的方法。闭式排放系统排放至储罐或者火炬系统，排放终点通常连接设备，其出口管道产生的热位移较大。除要考虑排放介质反作用力和自重的影响外，还需计算二次应力。开式排放系统排放至大气，其特点是瞬时性，排放管受热介质影响较小，不计算热位移对出口管的影响，即不需计算二次应力。
1．1 闭式排放系统
通常，安全阀闭式排放系统的排放管相对较长，91视频看看簧色称之为“管系”。在稳态流动条件下，管系各部位所受的力和力矩具有自平衡性。在连续放高温介质的情况下，会使管道产生变形。管道与设备(或火炬)相连接的地方，由于设备温度的变化而出现端点位移，端点位移也使管系变形。这些变形使管系承受弯曲、扭转、拉伸和剪切等应力。目前，计算各点所受力和力矩通常用应力分析程序CAESARⅡ进行计算。91视频看看簧色可以将安全阀出口管道的操作条件和管系的走向等数据输入计算机，应用程序进行计算。由于闭式排放系统出口管道力和力矩的计算有完善的计算程序， 同时该程序应用也较为广泛，故本篇对该部分不作介绍。
1．2 开式排放系统
开式排放系统的出口管道没有程序化的计算，其计算结果对排放管的支架设计很重要，因此91视频看看簧色将该部分作为重点进行分析和研究。目前计算安全阀排放管所受力和力矩常用的方法是荷载分析法。荷载分析及计算方法考虑安全阀的排放管除承受内压、自重等静荷载以外，还要承受排气的反作用力等动力荷载。下面将给出排放管动力荷载的计算公式。安全阀排放管出口的流动状态可能是临界流动(临界压力大于或等于大气压力)，也可能是亚临界流动(临界压力小于大气压力)，两者计算方法是不同的。
首先，根据安全阀排放介质的参数计算排放管出口的临界压力、临界流速和临界比容：Pc √ ‘TG e~PoVo‘10。 (1)wc=√ ‘PoVo。103 (2)Vc=Wc·吉 (3)式中，Pc为临界压力，SPa；Wc为临界流速，m／s；Vc为临界比容，m3／kg；K为介质的比热比(绝热指数)，对于空气、o2、N2、CO等K=1．4；对H2，K=1．41；对于过热91视频WWW免费下载、Co2、H2S等，K=1．3；对饱和91视频WWW免费下载，K=1．13；G为介质量，kg／s；f为排放管出口流通截面，m2；Po为安全阀人口滞止压力，MPa；Vo为安全阀人口滞止比容，m3／kg放管的流动状态。如果为临界流动，则排放管道的末段参数为临界参数，始端参数与管道的总阻力系数1：有关。始端参数可按下式计算：

式中，Ps为排放管始端介质压力，MPa；Ws为排放管始端介质流速，m／s；Vs为排放管始端介质比容，m3／kg；口为介质的比容比； 为等截面管道的总阻力系数：



1．2．1 排放管受力
在稳态流动的条件下，安全阀开启时的反作用力F包括动量效应和应力效应两部分，即：F=G·W+ (P—Pa)f·10 (9)式中，F为排放管出口的反作用力，N；G为质量流率，kg／s，按安全阀开启时大流率的1．1倍；W 为排放管的出口流速，m／s；P为排放管出口的静压，MPa；f为排放管出口的通流面积，m 2i Pa为大气压力，MPa。为了考虑瞬态流动的影响，还应计人动载因子DLF(及动力放大特性)，常取DLF=2。
1．2．2 排放管受力矩
由排放管所受力引起的弯矩可按以下公式计算：Ml?F d DLF (10)式中，Ml为弯矩，N·mi F为反力，N；d为分析点到反力作用线的距离，mi DLF为动载因子。
1．2。3 加放空管时所受力和力矩
在进行安全阀出口排放管设计时，如果在出口管道外加设放空管，如图1所示，且安全阀放空管和放空管支架生根点与安全阀出口管和出口管支架生根点隔开，则将大大降低安全阀放空管对安全阀的影响。故安全阀出口管道支架设计还包括安全阀放空管支架设计，因此，需计算放空管所受力和力矩。放空管在安全阀开启时，受到FA和FB两个力的作用，它们可按上述公式计算。设置支架时，支架应能承受垂直方向和水平方向的不平衡力和力矩。囊冬图1 安全阀出口放空管放空管所受力：F=FB—FA—W式中，FB、FA根据式(9)计算i W 为放空管自身的重量(如果放空管很短，可忽略)。放空管所受力矩同样可以按式(10)计算。为了便于分析安全阀排放管所受的力和力矩，91视频看看簧色将把安全阀排放管分成两部分：安全阀出口管和安全阀放空管(对闭式排放系统安全阀出口排放管同样适用)。
1．2．4 示例
通过以上对开式排放系统排放管道所受力和力矩的分析，91视频看看簧色可以用来解决实际问题。下面以某炼油厂的安全阀开式排放条件为例，计算排放管道所受力和力矩。
    某炼油厂一安全阀的排放介质为过热91视频WWW免费下载，排放量为62 t／h。安全阀开启压力为Po：11．2MPa，过热温度为520"C，比容为v0=0．03245m 3／kg，垂直放空管道长度为L：10 m。由于安全阀出口管通常做法是加放空管，所以下面将同时计算安全阀出口管出口和放空管固定点所受的力和力矩。根据工艺参数和出口介质压力，可计算出安全阀出口管为 159 1TI／TI×4．5mm．，放空管为 219 nqlTl×6 m (可参考表1放空管尺寸选择表)，安全阀排放管如图2所示。图2 安全阀排放管计算放空管重量：W=LX Tt[( )z一(萼)z=315 N通过计算，II—III段的流通截面为0．01767m2；质量流率为974．6 kg／m2·S。I—II段的流通截面为0．03365 m2；质量流率为511．8 kg／m2·S。由等截面管道的总阻力系数得II—III段总阻力系数为0．4677；I—II段的总阻力系数为1．5。首先计算I—II段：过热91视频WWW免费下载的比热容比：

临界方向向下，相反，截面II放空管受力向上。安全阀入口接管根部的弯矩：动力系数DLF取2，则M =FII‘d·DLF=21291×0．5×2=21291 N·m为了克服安全阀入口接管根部处的弯矩，故要求在安全阀出口管弯头处设一支架。截面I受力：FI=G·W+ (Pc—Pa)f×10= ×640_9+ (0．252_0．0981)×0．03365×10b=16216 NI点处垂直分力：Fry=FI×cos30。=14043 N水平分力：FⅡ{= FI×sin30。=8108 N
动力系数取2，求固定点受力：垂直分力：Fv=2× (Fn—Fry—W )=2× (21291—14043—315)=13866 N(方向向上)水平分力：FH=2×FⅡ{=2×8108=16216 N(方向向右)由垂直分力Fv对固定点产生的力矩为：Mv =Fv×Lo=13886×0．5=6943 N·m
根据判断力和力矩方向，用右手原则，力矩方向朝里。又由于水平分力对固定点也产生了力矩MH =FH×0．5=16216×0．5=8108 N·m
用右手原则，力矩方向朝里，故固定点所受弯矩：M =Mv+ MH=15051 N·m通过计算固定点所受的力和力矩，为设计放空管支架提供依据。
2 支架设计
安全阀排放管道支架设计包括：开式排放管道支架和闭式排放系统管道支架的设计。所谓支架设计，实际上是根据各种已有的支架型式(已通过计算程序校核，并现场实际应用可行)，依据计算的各点所受的力和力矩(闭式排放系统管道还包括位移)，正确选取合适的支架。选取支架的原则：所选取的支架允许的荷载和许用弯矩，必须大于实际所受的力和弯矩。
2．1 开式排放系统
由前面分析，安全阀开出口管和放空管。其支架设计包括这两部分管道的支架设计。
2．1．1 出口管道
通过前面分析，安全阀出口管II点受力和力矩为：Fn：21291 NM =21291 N·rn根据FII受力方向向下，故在弯头处应设置支撑支架。根据张德姜等编著的《石油化工装置工艺管道安装设计手册》第十五章“管道支吊架系列”里“碳钢管道弯头支托系列”，选取WT一1—150一H型号的支架。通常，支撑管管径比安全阀出口管小一级，如图3所示。支出口管小一级5孔要求能滑动图3 安全阀出口管支架
2．1．2 放空管道
安全阀放空管道的支架要求应能承受泄放时的反作用力和产生的力矩。通常在安全阀放空管道上靠近上面排放口处设置固定支架，同时，为了防止安全阀出口产生过大的横向冲击力，在固定支架下面的垂直管道上，每隔6～8 m设置导向支架，如图2所示。
(1)固定支架
通过以上计算的放空管道固定点的受力和力矩，依据张德姜等编著的《石油化工装置工艺管道安装设计手册》中第十五章“管道支吊架系列”进行选取。
支架计算条件长度：Lo=500 l-flirt固定点垂直分力：Fv=13866 N水平分力：FH=16216 N弯矩：M =15051 N·m可选用生根在柱子上的三角支架刁一2—8型。支架的悬臂梁型钢规格为： [12．6，斜撑为100×8。支架允许的垂直荷载：F，v=113050N>Fv其允许的水平推力：F，H=0．3F，v=33915 N>FH也许有人会说所选取的允许垂直荷载F，V和水平推力F，H比实际大很多，但如果选用[10，其允许的垂直荷载F，v=19650 N>Fv满足条件，但由F，H=0．3 F，V=5895 N<FH，就不能(1)确定安全阀排放管流动状态。
(2)根据流动状态，确定安全阀排放管所受的力和力矩。与本文相关的论文有：安全阀定期检验办事指南
参考文献
1 张德姜等．石油化工装置工艺管道安装设计手册．北京：中国石化出版社，2004
(3)根据所受的力和力矩，确定安全阀排放 唐永进，压力管道应力分析，北京：中国石化出版