浅析低温阀门泄压方向

2019-03-28贾洋,史强,贾冉

山东化工 2019年4期

贾洋,史强 ,贾冉

(1.中海油石化工程有限公司，山东济南 250101;2.兖州煤业股份有限公司，山东邹城 273500)

近几年，随着化工项目的发展，越来越多的工艺过程在低温下进行。如石油化工、煤化工、LNG、制冷和低温工程等行业。这些装置上输送的低温介质通常是液化石油气、液化天然气、液化烃等易燃易爆介质。而且这些介质在温度升高时，体积迅速膨胀或者气化，易造成泄露和爆炸。故低温工况对于阀门的要求非常高。

低温阀门通常是按照输送介质的最低设计温度来定义的，不同标准对低温阀门的适用温度不同。崔丽等总结了不同标准中低温阀门的适用温度[1]。使用者可根据介质温度选择合适的标准。一般来说，介质温度低于-29℃时，需要考虑采用相关的低温阀门标准。

对于低温阀门的材料选择、结构设计、试验及安装目前已有多篇报道[2-4]。而对于低温阀门泄压孔方向的标识，仅有概括性论述，鲜有从工艺系统专业角度进行的分析。笔者根据实际工程经验，浅析典型系统中低温阀门的泄压方向。

1 泄压孔简介

低温工况中使用的阀门结构与厂家设计有关，有些存在泄压孔。通常来说，有两个密封阀座的阀门，中间形成密闭阀腔结构。常见的有低温球阀、低温闸阀等。阀门关闭时阀腔内将充满低温介质。随着介质的不断升温，阀腔内压力也不断上升，从而造成一定风险。根据GBT2495《低温阀门技术条件》，对进出口侧均能密封的低温阀门应采取防止阀体中腔异常升压的措施，可设置降压孔、降压通道或采取其他泄压方式。可见阀门泄压措施是非常必要也是国家标准要求的，但具体泄压方式则由制造厂确定。例如球阀的泄压孔，对于浮动球阀，通常通过开在球体上的泄压孔泄压。而对于固定球阀，则通常通过阀座泄压[5]。

2 泄压孔方向

对于设置泄压孔的低温阀门，阀体上都会标识箭头。箭头方向并非介质的流向，而是泄压孔的开孔方向，即阀门关闭时由于温升导致密封腔内介质泄放的方向。由此理解，该方向必须是阀门关闭时相对安全的一侧，与上下游、高低压侧并无直接关系。通常而言，阀门关闭时的高压侧是阀门关闭时相对安全的一侧。在工程设计阶段，设计人应该判断低温阀门关闭时的安全侧，并将泄压方向标注在管道及仪表流程图中，以指导下一步的施工安装。标注方式会在项目首页图中进行统一规定，常见的带泄压孔球阀图例示意如下。

图1 带泄压孔球阀图例

下文将介绍几种典型的带泄压孔低温阀门泄压方向，以供参考。

2.1 安全阀系统

典型的安全阀系统设进出口手阀、旁路阀及导淋阀，如图二所示。阀门关闭时由于温升导致密封腔内介质泄放方向的考虑如下：

(1)进出口手阀。当校验等情况需要拆除、维护安全阀时，需关闭安全阀入口及出口阀门以进行隔离。此时工艺介质侧为相对安全一侧。故安全阀入口手阀泄压方向为工艺介质侧，安全阀出口手阀泄压方向为排放气总管侧。

(2)旁路手阀。旁路手阀在装置正常运行时即为关闭状态，上游侧为工艺介质侧，下游侧为排放气总管侧。如仅考虑正常运行工况，此阀泄向上游或下游皆可。考虑装置停车检修工况时，应视具体安全阀设置位置进行分析。如图2所示，当安全阀入口设置手阀且泄压方向为上游时，旁路阀可与入口手阀保持一致也泄向上游工艺侧。

图2 典型安全阀系统

(3)导淋阀。所有对空的导淋阀泄压方向均应为工艺侧。

2.2 调节阀系统

图3 典型调节阀系统

调节阀系统通常设进出口切断阀及旁路具调节功能的手阀，如图3所示。调节阀故障时需对调节阀进行隔离维护，故前后切断阀的泄压方向均应背向调节阀，以保证安全。由于旁路通常为截止阀，没有密闭阀腔结构，故无须标泄压方向。

2.3 泵系统

典型离心泵系统阀门设置如图4所示。主要分析泵进、出口手阀(V1、V2)、泵冷备线手阀(V3)和泵体导淋管线手阀(V4)。此处泄压方向的分析需基于具体项目上系统的设置情况。

(1)泵进、出口手阀(V1、V2)。泵的进、出口手阀通常在泵隔离检修时关闭，故安全泄压方向为入口阀上游、出口阀下游，均是阀门关闭时的高压侧。

(2)泵冷备线手阀(V3)。低温泵通常设置冷备管线，以便能随时开启。图示即为冷备线的一种设置方式。该冷备线手阀正常运行时是开启的，在泵隔离检修时需要关闭。故泄压方向也应为阀门关闭时的高压侧。

(3)泵体导淋管线手阀(V4)。图四泵系统中泵体导淋排放到地下液体收集罐。该手阀正常工况时即为关闭状态。此时泄压向任何一侧均是安全的。泵隔离检修时，在泵体排净之后此阀也需要关闭。该工况下密封腔泄压向液体收集系统则更为安全。故在本系统中，该阀的泄压方向为液体收集系统，严格意义上并非阀门关闭时的高压侧。

3 总结

本文从工艺系统专业角度解析了常见系统中的低温阀门泄压方向，以供参考。泄压方向的本质为安全方向，无法一概而论，每个工程项目每个系统都可能有自己的特点，应综合项目实际情况进行分析。浮动球阀和固定球阀泄压方向还需要考虑阀门本身结构，看阀门厂家的要求。如因泄压孔方向对装置检修维护提出要求，应在设计文件中提出，以降低运维风险。