泄放系数* 背压修正系数 安全阀与爆破片组合使用时的修正系数 泄放温度 分子量
A
17.9 W F2 K d K c
ZT MP 1 (P 1P 2)
对于亚临界流的气体，安全阀的最小泄放 面积为
A
17.9W TZ
FK d K C MP1(P1 P2 )
排放介质为液体
A
VL：体积流量 L/min
工作压力 Operating pressure:阀门正常工作状态 的压力。
排放压力 Relieving pressure：整定压力加超过压 力。 超压 Over pressure：超过安全阀整定压力的压力
增量，通常用整定压力的百分比表示。
回座压力 Reseating Pressure：排放后阀瓣与阀 座重新接触，即开启高度变为零时的进口压力。 启闭压差 Blowdown：整定压力与回座压力之 差，通常用整定压力的百分数表示；而当整定 压力小于0.3MPa时，用MPa表示。 背压 Back Pressure：安全阀出口处的压力。
为达到调节回座压力 的作用, 又增加了一个 调节圈。调节圈、喷 嘴、阀瓣夹持器构成 了“蓄压腔”， “蓄 压腔”内的力不仅决 定升力，也对回座力 起决定作用。
低前泄 高启闭压差
启闭压差 调节圈的 位置
蓄压腔
P
高前泄 低启闭压差
最终形态
弹簧阀盖
新因 素
背压
P1
阀体
P2
为保护压力泄放阀不受诸如气候及粗鲁装卸的破 坏，增加了阀体与阀盖。这又引出了一个新的需 要考虑的因素——背压。
安全阀的设计及选型
名词术语
压力泄压阀 Pressure Relief Valve (PRV)
安全阀 Safety Valve 泄放阀 Relief Valve
安全泄放阀
Safety Relief Valve
安全阀 Safety Valve
一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀
能突然起座并全开
附加背压 Superimposed back pressure：安全阀 即将动作前在阀出口处存在的静压力，是由其 他压力源在排放系统中引起的。 排放背压 Built up back pressure：由于介质通过 安全阀流入排放系统，而在阀出口处形成的压 力。 冷态试验差压力 Cold Differential Test Pressure： 安全阀在试验台上调整到开始开启时进口处的 静压力，该压力包含了对背压和温度的修正值。
对于临界流的气体，安全阀的最小泄放面
积为
A
1.316W TZ
CK d P1K b K c M
符号 A
含义 最小泄放面积
P1
W Z
安全阀泄放压力
即为设定压力+超压+当地大气压
所需泄放量 （质量流量） 压缩因子
C
Kd Kb Kc T M
由绝热指数确定的气体常数 (如果不能确定, 建议值为315)
动力锅炉
安全阀超压：3%
ASME VIII
压力容器 (MAWP>1.03barg)
ASME VIII对于安全阀超压的规定
单安全阀，设计工况为 非火灾工况
110
100
MAWP (MAX. SET)
多安全阀，设计工况
为非火灾工况
MULTIPLE VALVES
116
2ND
1ST 105
100
MAWP
单安全阀，设计工况为火灾工况
121
21%
100
MAWP
多安全阀，设计工况为火灾工况
121
第二个安全阀
110 第一个安全阀
100
MAWP
API
API 520
Part I : Sizing, Selection Part II: Installation
API 521
100% 90%
%Rated Lift
80% 70% 60% 50% 0% 20% 40% 60% 80% Back Pressure in % of SET Pressure
Conventional Spring Valve
由普通式变换为平衡波纹管PRV
波纹管式安全阀作用
平衡背压 隔离严重
DN
Area=πDL 。
LIFT
排放面积
压力泄放阀排放时流体通道 的最小截面积处的喉部面积 与帘面积之间的较小者．
安全阀的演变
普通型弹簧直接载荷 PRV
最初形态
通过一个可调 的弹簧来改变 整定压力。遗 憾的是，当阀 座组件升起以 打开阀门时， 弹簧压缩量越 大，产生的向 下的力越大， 又限制了阀门 的开启。
先导式安全阀—不受背压影响
导阀 导压管 活塞密封
P1
弹性阀座
P2
出口
不平衡 移动副 (活塞)
导管
P1
入口
阀座压紧力
100 75 % 阀座压紧力
先导式 PRV
50 弹簧直接载荷 PRV 25
0
25
50 % 整定压力
75
100
标准规范
ASME I ASME VIII
API
ASME I
压 力%
整定压力偏差
110
允许超压
100
启闭压差, % 整定 典型的 回座压力
MAWP
典型的整定压力
95 90
泄漏实验压力
背压
Pb (背压)
入口
压力泄放阀出口的压力.
排放背压
Built-up back pressure
排放
PRV 打开介质流动
入口
可能的压力源
去火炬
可能的压力源
密闭的排放总管
可能的压力源
当系统压力达到整定压力时开启 在系统压力达到允许超压之前泄放掉额定排
量
当系统压力降到整定压力以下后，阀门回座
复位，并保持密封
压力相关的基本概念
最大允许工作压力 (MAWP)
在设计温度下,设备或管道所允许承受的最 大工作压力,该压力是根据容器受压元件的 有效壁厚计算所得。
整定压力 Set Pressure：安全阀阀瓣在运行条件 下开始升起时的进口压力，也叫开启压力,设定压 力。
腐蚀和危 险性介质
Lift vs Back Pressure
100% 90%
%Rated Lift
80% 70% 60% 50% 0% 20% 40% 60% 80% Back Pressure in % of SET Pressure
Conventional Spring Valve
Balanced Spring Valve
泄放系数Kd的取值不同 对于气相排放 API 520 -> Kd=0.975 ASME -> 选取的是具体安全阀的实测值
安全阀计算举例
计算软件PSV PLUS
安全阀数据表填写
F
可调整的 弹 簧
P
在阀座组件上 增加一个裙边， 给向上的入口 裙边 压力提供一个 大一些的作用 面积。当阀门 开始打开，改 变了下游流体 的方向，即推 进了阀门开启 加快，又减小 了前泄（当压 力趋近于整定 压力时，阀座 的泄漏）及超 压。
F
增加受力面积
•加速阀门开启 •减少超压
P
F
进一步改进
全开
开高
整定压力
允许超压
适用于可压缩性流体（气体、气相或蒸汽）
泄放阀 Relief Valve
一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀 开高随超压的增加而成比例的增大
全开
开高
整定压力
允许超压
通常用于不可压缩的流体（液体）
安全泄放阀 Safety Relief Valve
即可用于蒸汽/气体介质又可用于液体介质,
Cause of Overpressure
API 526 Dimension API 527
Seat leakage testing
安全阀最小泄放面积计算
排放介质为气体/蒸汽
1. 根据背压判断排放介质的流型
气体的临界流压力公式
当安全阀的背压小于等于临界流压力时，流体为 临界流动，否则为亚临界流动。
具有突开/调节双重动作特性。
广义上的安全阀=安全阀+泄放阀+安全泄
放阀
理想的压力泄放阀
PRV
被保护的系统
在达到整定压力之前无泄漏 只在整定压力下开启
只泄放掉保护系统所需要的排量
在泄放循环中性能稳定
在整定压力下回座(启闭压差为零)
对压力泄放阀性能的实际要求
在系统正常操作压力下保持密封
吹扫
被保护的系统
附加背压（静背压） Superimposed back pressure
开高
压力泄放阀开 启后，阀瓣密封面 离开关闭位置的实 际行程．
开高
喉部面积
压力泄放阀进口端至关闭 件密封面之间流道的最小截面 积． Area＝πD /4 。
2
帘面积
阀瓣在阀座上方升起时 在其密封面间形成的圆柱形 或圆锥型通道的面积．
与排量相关的基本术语
理论排量： therotical discharge capacity：流道 横截面积与安全阀流道面积相同的理想喷管的 计算流量。 额定排量 Certified discharge capacity：实测排量 中允许作为安全阀使用基准的那一部分，也就 是理论排量乘以额定排量系数后得到的数值。 需要排量 Required capacity:设计要求安全阀最 低需要达到的排量。
11.78V L G
K d K W K C K V P1 P2