ASME规范第I卷学习札记(9) 第五部分 安全附件(上)(节选)
Studying Notes for ASME Code Sec. I(9)Part Five Safety Appurtenances (Part A)

吕翔上海发电设备成套设计研究院
Lu Xiang Shanghai Power Equipment Research Institute

简要说明学习ASME规范第I卷安全附件方面规则的理解,主要内容为:压力泄放阀、水位指示器和压力表,并与我国标准中的相应条文进行比较。
Comprehensions while studying the rules for safety appurtenances in ASME Code Sec. I, the main contents of this paper are:pressure relief valves, water level indicators and pressure gages,and comparing with the relevant provisions in Chinese Standards.

ASME规范;第I卷;安全附件
ASME Code;Sec.I;Safety Appurtenace

        第I卷对以下5种安全附件给出建造规则:水位指示器 (PG-60.1~PG-60.4)、压力表(PG-60.6)、压力泄放阀(PG-67~PG-73)、爆破片(PVG-12.3)和易熔塞(A-19),本文只包括压力泄放阀、水位指示器和压力表。
一、压力泄放阀
编写本文时,曾对与压力泄放阀有关的一些资料进行了学习,主要参考文献如下:
〔1〕M.Π.乌卡诺维奇,工程热力学,裘烈钧等译,水利电力出版社1960年版
〔2〕郑洽馀、鲁钟琪,流体力学,机械工业出版社,1979年版
〔3〕T.Φ.康德拉契娃,安全阀,黄光禹译,上海科学技术出版社1982年版
〔4〕中国动力工程学会主编,火力发电设备技术手册,第四卷,火电站系统与辅机,第十七章电站阀门,吴惠彬等编写,机械工业出版社1998年版
我国锅炉热力计算和水动力计算所使用的水蒸汽表,过去均从文献〔1〕作者的另一本书《水和水蒸汽的热力学性质》中引用。文献〔2〕为我国大学锅炉专业教学用书。文献〔3〕虽然出版很早,但作为一个对压力泄放阀的设计、制造作了详细说明的公开出版物,仍有不少可供学习和参考之处。文献〔4〕则为50至80年代通过技术引进所取得的经验和我国自己经验的一个简要总结。
学然后知不足,觉今是而昨非,通过学习,发现了过去译文的错误,在本文中作了改正并在此向读者致歉。
1 基本知识
1.1 结构型式
ASME性能试验委员会(Performance Test Code Committee)自1958年发布安全阀方面标准后,经6次修订,现行版本为PTC25-2001《Pressure Relief Devices》(压力泄放装置),内容包括重闭式(reclosing)和非重闭式(nonreclosing)压力泄放装置,重闭式即压力泄放阀,非重闭式即爆破片等。
PTC25中的重闭式压力泄放阀相当于GB/T 12241《安全阀一般要求》中的安全阀。
第I卷2009年增补对PG-67~PG-73作了较多修改,并将条文中用了几十年的“安全阀和安全泄放阀”改为“压力泄放阀”。本文已改按修订后的规则编写,并将压力泄放阀简称`为泄压阀,这与泄洪相同,均用于流体。
根据PG-73.1.1~PG-73.1.2的规定,第I卷只允许使用以下4种泄压阀:弹簧直接载荷式安全阀、弹簧直接载荷式安全泄放阀、先导式泄压阀和动力驱动泄压阀。
由PCT25和GB/T 12241中的术语和定义可知:上述4种泄压阀都相当于GB/T 12241中某一型式的安全阀,因此,我国锅炉法规和标准中的术语安全阀已将上述4种泄压阀包括在内。
a.弹簧直接载荷式安全阀
即GB/T 12243-2005《弹簧直接载荷式安全阀》中的全启式,用于蒸汽。以下简称弹簧式安全阀。
b.弹簧直接载荷式安全泄放阀
由2009年增补发布之前的PG-67注20可知,这种泄压阀既可用于蒸汽,也可用于热水,这是因为它装有调整开启高度的机构,换言之,当用于蒸汽时它相当于GB/T 12243中的全启式安全阀,用于热水时则相当于我国通常称为微启式的安全阀,该术语来自GB/T 12243。以下简称弹簧式安全泄放阀。
在此顺便指出:PG-67注20,安全泄放阀的定义中,“也可作为泄放阀”,我过去笔误为“也可作为泄压阀”。
c.先导式泄压阀
即GB/T 12241中的先导式安全阀,我国又称为脉冲式安全阀。这种泄压阀通过导阀(我国又称脉冲阀)来驱动或控制主阀,属于非直接载荷式。与直载荷式相比,易于保持密封,技术要求较低。
第I卷直到2009年才允许使用先导式泄压阀,这毕竟是大势所趋,因为ISO 4126-1981《安全阀一般要求》早已允许使用这种型式了。
d.动力驱动泄压阀
即GB/T12241中的带补充载荷的安全阀,也属于非直接载荷式。由文献〔4〕可知:这种泄压阀由截断阀(闸阀或球阀)和控制系统组成。根据PG-73.1.2的规定,这种泄压阀只允许用于符合PG-67.4.1要求的无固定汽水分界线的蒸汽锅炉。
无固定汽水分界线蒸汽锅炉包括直流锅炉和复合循环锅炉,由于锅炉出力、汽压,汽温的调节相互影响并且锅炉蓄热能力小,需要装设比锅筒锅炉更加复杂、灵敏度更高的自动控制系统,从而为减少弹簧式安全阀创造了条件。
1.2开启高度
PTC25对开启高度(lift)给出以下定义:阀门泄放时阀瓣离开关闭位置的实际升程。据此把泄压阀分为低启式(low lift)和全启式(full lift)2类。
低启式泄压阀
实际排放面积为帘面积的泄压阀,弹簧式安全泄放阀即属于低启式。帘面积即阀瓣与阀座之间圆柱(锥)形的排放面积。帘面积的计算方法见GB/T 12242-2005《压力释放装置性能试验规范》,该标准修改采用PTC25。
低启式泄压阀用于液体,因为液体的密度较大并且是不可压缩的,泄压时所需要的排放面积较小。
全启式泄压阀
实际排放面积为阀座最小截面积的泄压阀,弹簧式安全阀、先导式泄压阀和动力驱动泄压阀都属于全启式。
PTC25对低启式和全启式的定义是定性的,我国为了使用方便,GB/T 12243曾使用以下量化的规定:
微启式:h=(0.025~0.05)d;中启式:0.05d<h<0.25d;全启式:h≥0.25d。
(略)
1.4质量要求
泄压阀作为一种阀门,它的质量要求与阀门有共性,即强度和密封,作为超压保护器件,它又有特性。
对泄压阀制造厂来说,应当从设计和制造方面使泄压阀满足以下3个要求:
当介质压力超过整定压力时,应能可靠并迅速开启,并且不会发生频跳和颤振。
(略)
2.4可压缩流体
(略)
3 拉瓦尔管
3.1 概述
泄压阀的流道,进口为容器,在阀座处收缩,在阀座后扩张,出口为大气或排放管,因此,可按流体力学中气体在拉瓦尔管中等熵流动时的流量特性求得蒸汽锅炉泄压阀的理论排放量,至于热水锅炉,由于需按热水在泄压阀出口处全部汽化时的蒸汽量来选用泄压阀,因此,也用蒸汽来表示它的理论排放量。
拉瓦尔管(图5-3)是一种截面先收缩后扩张沏的喷管,用来产生超声速气流,因瑞典人C.G.P.de Laval于1885年在他发明的汽轮机中使用而成为一个专用术语。
3.2 理论基础
(略)
3.3 流量特性
a.概述

(略)
4 排放量
泄压阀铭牌上的额定排放量等于理论排放量乘以额定排放量系数。
4.1 实际气体
(略)

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