换热器管程破裂工况下安全阀泄放量计算

管程破裂是换热器压力泄放阀设计中最常见的一种超压工况。ASME相关换热器规范[1]中明确要求换热器需要配置足够泄放能力的泄压装置以避免超压导致的换热器内部损坏情况的发生,但并没有提供如何进行泄压装置的选型以及管程破裂工况下泄放量的计算方法。API RP 520 Part I[2]以及API RP 521[3]虽然提供了一些对于换热器管程破裂工况下PRV设计的指导方针,但这些方针太过于宏观而不能进行详细的计算或用于换热器超压泄放分析计算中。介绍了一种换热器管程破裂工况下安全阀泄放量的计算方法,解决了换热器低压侧安全阀的设计问题。     

聚合反应器安全阀泄放量的分析与计算

以API 521为指导原则并根据工程经验分析了火灾、出口关闭、调节阀故障、化学反应、水力学膨胀和公用工程中断等可能造成三元乙丙橡胶聚合反应器超压的各种工况,重点对外部火灾工况下由于液体受热膨胀造成的超压和化学反应失控情况下反应热引起的超压进行了探讨,计算了各工况下所需的安全阀泄放量,结果表明:化学反应工况下安全阀泄放量最大,达到了47 520 kg/h,根据最大泄放量计算出的安全阀的需要泄放面积为415 mm~2。     

管壳式换热器管程破裂工况分析

分析了管壳式换热器管程破裂的不同泄放工况,包括蒸气泄放、液体泄放和两相流泄放三种工况。基于两个孔的假设,结合API 521规范和国外专著,给出了不同工况下通过破裂口的最大泄放量的计算方法。给出了某平台湿气压缩机后冷却器(蒸气泄放)和凝析油冷却器(两相流泄放)两种典型管程破裂工况泄放量计算实例。     

液态CO_2注入橇泄压过程动态模拟

液态CO_2注入橇广泛应用于油田的强化采油和控水,设备设施在低温高压下运行,液态CO_2受热极易汽化,为防止设备超压,应设置紧急泄放装置。把整个装置封闭系统作为一个容器,采用HYSYS动态泄压模型及动态求解器对容器的泄压过程进行计算。泄压过程中动态参数如压力、温度和泄放量的获取和研究对CO_2注入橇的设计和现场操作具有重要意义。HYSYS动态泄压模块模拟结果显示,泄压过程中压力的降低有一个加速到减速的过程,系统温度近似呈线性变化,泄放量的变化规律与容器压力类似。绝热工况下所需孔板泄放面积为7 096 mm~2,火灾工况下所需孔板泄放面积为8 053 mm2。     

喷射火工况下系统存活性量化分析及计算

站场工艺安全设计过程中针对火灾工况下紧急泄放,常规做法是采用API Std 521标准经验示例,即紧急泄放要求为15 min内系统压力下降到690 kPa或者系统设计压力的50,但该方法仅仅是材料为ASTM A515 Grade 70,壁厚为25. 4 mm的碳钢容器系统示例。如果系统内壁厚小于25. 4 mm,则需要更快的紧急泄放速率。为提高管道系统火灾工况下存活性(Survivability)的认识,参考API Std 521标准并结合Scandpower导则等文献,从标准释义的源头并结合国外项目的具体做法,总结和探讨火灾工况尤其是喷射火工况下,系统存活性量化分析及计算方法,并且通过算例加以说明。本文的研究以及形成的分析计算方法,对工艺系统喷射火(Jet Fire)工况的安全设计提供了确切的参考。     

加氢裂化装置超临界火灾泄放工况计算

介绍了超临界流体火灾泄放工况下泄放量及安全阀面积的两种计算方法(理想热膨胀法和严格数值法),比较了这两种方法的理论基础和计算步骤,并以加氢裂化装置反应系统的超临界火灾工况为例,分别使用两种方法进行核算。结果显示使用理想热膨胀法计算泄放温度为559.5℃,泄放量为10 687 kg/h,安全阀面积为130.3 mm~2;使用严格数值法计算泄放量为2 492 kg/h,安全阀面积为31.54 mm~2,工艺介质温度在23.5 min内上升到492℃。严格数值法更符合超临界火灾泄放工况过程的实际情况,具备严格的理论基础,泄放量及安全阀面积计算结果远小于理想热膨胀法,可以有效避免超临界火灾泄放工况下安全阀及相关管线的过度设计,并且可以计算出泄放速率以及泄放温度随时间的变化。建议在工程设计中选用严格数值法进行加氢裂化装置反应部分的超临界流体火灾工况的安全阀设计。     

紧急放空系统限流孔板孔径HYSYS模拟计算

紧急泄放系统为油气集输站场中设备和管道提供安全保障,尤其火灾工况下,带压介质必须尽快泄放,以防止由于容器受热后强度降低引起的破裂或爆炸。限流孔板孔径是影响泄放速率的主要因素,值得深入研究,以满足极端工况的泄放要求。基于限流孔板尺寸计算方法现状和火灾工况特点,分析了现行算法在火灾工况下的适应性,并建立HYSYS动态模拟,计算了火灾工况下紧急放空系统限流孔板孔径。结果表明,目前的限流孔板尺寸算法无法合理考虑火灾工况泄放过程中液相介质挥发和气相组分升温等情况;容器中的轻质液相组分在火灾工况下将大量挥发,常规算法得出的泄放元件尺寸无法满足此种情况下紧急泄压的需求;建立的动态泄放模型能够进一步模拟真实情况。研究成果为集输站场紧急放空系统的限流孔板合理设计提供了参考与借鉴。     

爆破片装置流阻系数数值仿真研究

在实际应用中,很多安装了爆破片装置的工况无法满足泄放系数法所规定的条件,而采用流体阻力系数法对爆破片装置的泄放能力进行计算,大尺寸、高压力的爆破片装置往往不具备试验条件,无法采用流阻系数测试装置获得相应的数据。为了解决此问题,建立爆破片装置泄放过程的数值模型,研究管道内的压力、速度和温度分布。结果表明,在泄放过程中,在爆破片装置所在处,管道内流体速度大、温度低、管壁温度较高。安装爆破片装置的管道内形成阻力的原因主要是由于爆破片位置的管道横截面发生了变化,流速增加,进而改变了流动状态。利用数值仿真计算结果可对试验范围进行扩充,计算不同规格爆破片装置的流阻系数值,为爆破片装置泄放能力的判定提供有效依据。     

长管拖车气瓶用爆破片装置的设计与开发

介绍了长管拖车泄放安全装置用爆破片装置选型分析情况,重点叙述了该型爆破片装置的设计、研制以及其生产过程中的工艺措施。     

基于动态模拟的精馏塔安全阀泄放工况分析

采用Aspen Hysys流程模拟软件,对精馏塔系统中火灾、冷凝器冷媒切断和停电3种安全阀泄放工况进行动态模拟计算,分析了安全阀泄放量和开启情况、塔釜液位及塔内组成随时间的变化等,为制定应急处理预案和设置控制连锁提供更为充分的设计依据。实验结果表明,火灾工况的安全阀起跳时间和泄放量受暴露在火灾中的润湿面积影响很大,应及时采取泄压措施避免安全阀起跳,同时在塔釜附近增加喷淋装置以降低塔釜温度,有效抑制塔压降急剧升高的情况;冷凝器冷媒切断工况泄放时间最短,瞬时泄放量最大,应及时切断塔釜再沸器热源,并设置超压连锁控制,将产品气泄放至燃料气管网或火炬可有效避免安全阀起跳;停电工况塔釜温度上升速度最快,塔釜轻组分下降速度更快,泄放时间最短,应及时切断塔釜再沸器热源,并在塔顶回流罐引入高液位报警装置,从而及时切断冷媒,并设置超压连锁控制。     

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采用压缩天然气（ＣＮＧ）作为汽车燃料，是一种经济而有效的节能和环保措施，在国内外得到迅速推广应用。四川有丰富的天然气资源，是推广ＣＮＧ汽车很有利的地区。四川省从１９９２年开始正式改装ＣＮＧ汽车，在汽车上安装钢质ＣＮＧ储气瓶。改装的ＣＮＧ汽车投运后，充分显示出其在经济、节能和环保方面的优越性，及较好的发展前景。随着ＣＮＧ加气站数量的增多，改车规模也越来越大，发展形势很好。但是，从１９９４年９月至１９９６年６月的两年间，先后发生了６起７只ＣＮＧ储气钢瓶（包括站用瓶和车用瓶）爆破事故，产生了很大的负面效应。找出爆瓶原因并采取有效措施以防止爆瓶事故再次发生，已成为发展ＣＮＧ汽车亟待解决的问题。详细介绍了爆瓶情况、爆破气瓶材料的化学成分分析结果以及力学性能测试结果，最后进行了爆瓶事故分析，提出了钢质ＣＮＧ储气瓶材质和热处理方面的要求。     

高承压、低成本的车用35 MPa玄武岩纤维缠绕复合材料气瓶

为了提高压缩天然气(CNG)汽车的续驶里程,将CNG气瓶工作压力由20 MPa提高到35 MPa,同时采用高强度、低成本、储量丰富的新型缠绕纤维——玄武岩纤维来替代传统碳纤维和玻璃纤维,设计出车用35 MPa玄武岩纤维缠绕复合材料气瓶。通过薄膜理论和网格分析法计算出复合材料气瓶内衬和纤维缠绕层基本结构参数,利用ANSYS Workbench ACP模块建立1/2气瓶模型,数值模拟了气瓶在各种工况下的强度和稳定性。结果表明:(1)铝合金内衬在35 MPa工作压力下,最大应力位于封头和筒身的过渡段,其值为166.19 MPa,小于铝合金内衬屈服强度的60%即177.6 MPa;(2)环向缠绕层和螺旋缠绕层在爆破压力119 MPa下的最大应力分别为3 742.6 MPa和3 490.6 MPa,满足玄武岩增强纤维抗拉强度(3 000～4 840 MPa)的范围,符合DOT-CFFC铝合金内衬全缠绕复合材料气瓶的相关要求;(3)新型材料玄武岩纤维可以替代碳纤维和玻璃纤维缠绕在CNG气瓶上,能够满足气瓶的承压要求,安全可靠。结论认为,将目前常用的车用CNG气瓶工作压力由20 MPa提高到35 MPa可行,该研究成果有助于天然气汽车的应用推广。     

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压缩天然气（CNG）储气瓶，是天然气汽车十分重要的部件。压缩天然气气瓶一般为钢制圆筒压力容器，但由于气瓶质量大，且易发生爆炸性事故而造成严重的后果。因此，复合式气瓶成为汽车用天然气瓶的一个重要发展方向。金属内胆外加复合材料缠绕的复合式压缩天然气瓶具有刚度大、气密性好、重量轻、成型工艺简单及生产成本低廉等优点。在力学分析的基础上，得出了复合式压缩天然气瓶的玻璃纤/环氧复合材料维缠绕层数，并结合浇注体力学性能、弹性粘贴层厚度及缠绕工艺的对比，最终研制出能满足使用要求的复合式天然气瓶。     

超高压圆筒试验压力的探讨

文章基于随机-模糊概率模型的可靠性设计理论与方法,从控制超高压圆筒爆破强度在耐压试验和正常操作时模糊可靠度范围的角度,对其试验压力和安全系数进行探索。结果表明:(1)可取爆破强度在耐压试验时的模糊可靠度为99.97091%~99.99992822%,在正常操作时的模糊可靠度范围为99.999%~99.999999864%;(2)基于模糊可靠度分析的抗拉安全系数可取nb大于等于2.50;(3)做耐压试验时,试验压力系数λ可取1.08~1.25。     

气体绝缘开关用爆破片的使用要求及安装结构设计

爆破片是一种动作准确、灵敏的超压泄放元件,已被广泛用于气体绝缘开关上.目前在气体绝缘开关上使用的爆破片类型主要为正拱形和反拱形.爆破片类型不同,在设备上的安装结构也不同,不正确的安装结构会严重影响爆破片的性能及密封性.介绍了爆破片安全系数选用,讨论了安装结构对爆破片性能的影响,给出了不同类型爆破片的正确安装结构,可为正...     

钢管静水压机水压与油压的计算

介绍了钢管静水压试验机的结构及其试压过程,建立了静水压机主油缸压力与钢管静水试验压力之间的油、水平衡方程。对GB／T9711．1—1997、GB／T9711．2～1999、GB／T9711．3-2005和APISPEC5L第43版4个标准中静水压试验压力p值进行了比较,并举例说明了静水压机主油缸推力的计算过程。试验证明,该方法确定的参数适中,确保了钢管静水压试验顺利进行。     

爆破片装置CAD设计系统开发

介绍了针对爆破片装置开发的一套计算机辅助设计系统。该系统具有爆破片型式、材料、厚度优化选用 ,夹持及辅助装置设计 ,图样绘制及输出等多项功能 ,能大幅度提高设计效率 ,缩短设计周期。     

石化工艺装置安全阀设置方式探讨

正确设置安全阀、爆破片等泄压设施是保障装置设备管道安全的重要措施,但安全阀需要定期校验。为了做到既保证设备管道安全又能满足定期校验的要求。还要尽量节省投资,减少工程量,在设置方式上坚持具体情况具体分析的原则,结合多年设计实践经验,分析归纳了各种情况下安全阀的设置方案,尽量不采用设置在线备用安全阀的做法。     

无缝钢瓶氢脆防止措施

21世纪初,国产大体积无缝钢瓶逐渐取代进口,占领国内市场,并进军国际市场。钢瓶盛装和运输的气体中有一部分是氢气、天然气等具有致脆风险的气体。从钢瓶的材料、设计、制造及检验等方面对防止钢瓶氢脆的措施进行了较详细的论述。     

液动射流式冲击器结构设计及试验研究

旋冲钻井用液动射流式冲击器焊镶和粘接部位极易开裂导致泄漏、卸压,缸体上、下腔工作压力建立不起来,造成冲击器停止工作或工作断续不稳,影响冲击器的性能。为此,对冲击器缸体进行了一体化结构设计,精选特制高性能热作模具钢材料(HHD),采用整体铸造方式成型,缸体表面采用液体氮化加氧化工艺处理。对该结构冲击器进行了室内性能测试试验和现场应用试验。结果表明,该结构液动射流式冲击器的性能得到改善,具有良好的工作稳定性和参数的可调节性;可以有效地提高深部硬岩地层机械钻速,防止井斜,降低钻井成本。