液化烃球罐紧急切断阀选型设计规定

1/11液化烃球罐紧急切断阀选型设计规定1范围本规范规定了液化烃球罐紧急切断阀的选型设计原则和最低要求。本规范适用于中国石化新建、扩建及改建石油炼制、石油化工工程项目的液化烃球罐紧急切断阀的选型设计。2规范性引用文件下列文件对于本规范的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。GB19666-2005阻燃和耐火电线电缆通则GB50160-2008石油化工企业设计防火规范SH3020-2001石油化工仪表供气设计规范SH3038-2000石油化工企业生产装置电力设计技术规范TSGR0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程ISO5211IndustrialValves-Part-TurnActuatorAttachmentsISO5752MetalValvesforUseinFlangedPipeSystems-Face-to-FaceandCentre-to-FaceDimensionsIEC60085Electricalinsulation–ThermalevaluationanddesignationIEC60529DegreesofProtectionProvidedbyEnclosures(IPCode)IEC60534-4Industrial-ProcessControlValves-Part4:InspectionandRoutineTestingAPI598ValveInspectionandTestingAPI607FireTestforSoft-seatedQuarter-turnValvesAPI609ButterflyValves:Double-flanged,Lug-andWafer-typeAPI6FASpecificationforFireTestforValves2/11API6DSpecificationforPipelineValvesASMEB1.20.1PipeThreads,GeneralPurpose(Inch)ASMEB16.5PipeFlangesandFlangedFittingsNPS1/2ThroughNPS24Metric/InchStandardASMEB16.10Face-to-FaceandEnd-to-EndDimensionsofValvesASMEB16.25ButtweldingEndsASMEB16.34Valves-Flanged,ThreadedandWeldingEndASMEB46.1SurfaceTexture(SurfaceRoughness,Waviness,andLay)ASTMA193StandardSpecificationforAlloy-SteelandStainlessSteelBoltingforHighTemperatureorHighPressureServiceandOtherSpecialPurposeApplicationsASTMA320StandardSpecificationforAlloy-SteelandStainlessSteelBoltingforLow-TemperatureServiceFCI70-2ControlValveSeatLeakageUL1709ULStandardforSafetyRapidRiseFireTestsofProtectionMaterialsforStructuralSteel3术语和定义下列术语和定义适用于本规范。3.1紧急切断阀（emergencyshutoffvalve）专用于安装在液化烃球罐的进出口管道上，当罐区内发生火灾、泄漏等事故时能够快速及紧密切断（TSO）和隔离易燃及有毒物料的开关阀。当球罐液位达到或超过高高液位限时，紧急切断阀能用于防止物料溢罐。从紧急切断阀到球罐管口之间除了接管外不得安装任何其它管件或阀门，其间距应符合配管安装、阀门维修和工艺要求。紧急切断阀应具有自动和手动关闭功能，手动关闭功能应包括控制室遥控手动关闭及现场手动关闭。3.2关断时间（shutofftime）紧急切断阀依靠气动、电动或电液执行机构关闭时，由控制系统、安全仪3/11表系统（SIS）或操作员发出关闭阀门信号开始至液流完全关断为止所经历的时间，以秒（s）为单位。4紧急切断阀选型设计4.1选型设计原则4.1.1当液化烃球罐区有可靠的仪表空气系统时，应选用气动紧急切断阀。4.1.2当液化烃球罐区无仪表空气系统、但有负荷分级为一级负荷的电力电源系统时，应选用电液执行机构或电动执行机构驱动的紧急切断阀。一级负荷电力电源系统的设计应符合SH3038-2000规范。4.1.3紧急切断阀的防火要求应符合GB50160-2008的相关规定，紧急切断阀应选用符合API607或API6FA标准的火灾安全（fire-safe）型阀门。4.1.4位于火灾危险区内并用于驱动和控制电动紧急切断阀的电源电缆和信号电缆应选用符合GB/T19666-2005标准的耐火型电缆或按其耐火要求做电缆耐火保护。4.1.5紧急切断阀的公称通径、压力等级、配管连接形式及等级和阀体材质应符合其所安装管道的配管材料等级规定。4.1.6紧急切断阀的安装支架、轴承、键销、紧固件等配件应选用钢制材料。4.1.7严禁用石棉或层压石棉作阀门填料和垫片材料。4.2阀体选型设计4.2.1在满足本规定的其它技术要求下，球阀、闸阀和蝶阀均可用于紧急切断阀，但不得选用截止阀（GlobeValve）。对用于公称通径DN≤200的阀门宜选用球阀或闸阀，对公称通径DN＞200的阀门宜选用闸阀、三偏心蝶阀或双偏心高性能蝶阀。4.2.2紧急切断阀不需要进行口径计算和噪音计算，阀体的公称通径应与工艺管道相同。4.2.3阀体的设计和制造应符合ASMEB16.34标准或等同中国标准，阀体的压力等级不应低于300Lb，阀体及配件的设计压力、设计温度、材质和耐腐蚀性能不得低于配管材料等级规定，所有承压部件应满足管道设计条件。4.2.4阀体材质应符合配管材料等级规定，一般为碳钢或低温碳钢，工艺介质4/11有特殊要求时可选用不锈钢、双相不锈钢或其它特种合金，阀盖、盲端、延长阀盖等与介质接触部件的材质及等级不应低于阀体。4.2.5阀体的配管连接形式、等级和螺栓/螺母/垫片规格及材质应符合配管材料等级规定，当配管材料等级规定未作要求时，应符合下列规定：a)法兰型终端连接应符合ASMEB16.5标准，垫片应符合ASMEB46.1标准，螺栓、螺母的材质应符合ASTMA193和ASTMA320标准；b)对焊型终端连接应符合ASMEB16.25标准；4.2.6法兰型终端连接阀门的面到面尺寸应符合下列规定：a)法兰型球阀的面到面尺寸应符合ASMEB16.10标准；b)法兰型蝶阀的面到面尺寸应符合API609中的B类短型阀门或ISO5752标准；c)法兰型闸阀的面到面尺寸应符合API6D标准。4.2.7用于烃类介质的角行程阀门（球阀、蝶阀、偏心旋转阀等）应首选法兰连接型，当DN＞12”时，蝶阀及偏心旋转阀也可选用支耳（Lug）连接型，严禁选用对夹（Wafer）连接型。4.2.8紧急切断阀的阀体应符合API607或API6FA耐火试验标准。4.2.9紧急切断阀应选用铸钢或锻钢阀体，阀体的测试与检验应符合API598标准。4.3阀内件选型设计4.3.1紧急切断阀应选用金属密封阀座及阀内件，带防火垫片及增强型柔性石墨填料，金属密封的要求也可以通过使用特殊设计的软阀座实现，保证软阀座在火灾时（烧化）阀门为金属对金属密封。阀座及阀内件应能承受API607或API6FA标准的耐火试验。4.3.2在同时作为进出口总管紧急切断阀时，应选用双向密封型阀内件，阀门泄漏等级应至少达到FCI70-2等级V（ClassV）标准。4.3.3阀座及阀内件材质最低为316SS，当工艺介质有特殊要求时应选用其它材质，并根据需要对阀内件做表面硬化处理。4.3.4阀芯（如：球、蝶板）应由整块金属经机加工或锻造而成，不得采用分段制造及中空阀芯，阀杆应装有防吹出装置。5/114.4阀盖与填料选型设计4.4.1阀盖应选用符合制造厂标准的整体式或螺栓式结构。4.4.2阀盖的压力、温度额定值及材质应与阀体一致。4.4.3阀盖的选型应符合下列规定：a)当操作温度为0℃～232℃时，应选用普通型阀盖；b)当操作温度低于0℃时，应选用长颈型阀盖；c)对于高毒性、强致癌物等高危害性介质，应选用波纹管密封型阀盖。带波纹管密封的阀应配有压力表，当波纹管泄漏时应有指示。4.4.4紧急切断阀的密封填料及填料函结构应选用双层密封填料结构。4.4.5紧急切断阀应选用增强型柔性石墨填料（密度≥1360kg/m3）并配有上下密封环，选用其它密封填料应满足API607或API6FA标准。4.5执行机构选型原则4.5.1在有可靠仪表气源的场合应选用气动执行机构，在没有仪表气源的场合应按4.1.2及4.1.3条执行。4.5.2应根据工艺对阀门最大关闭压差、阀体口径及关断时间的要求，合理选择执行机构的额定输出力矩并进行核算。执行机构的安全系数、尺寸（活塞面积）应由制造厂选择，确保不会对阀杆和阀座造成损害。4.5.3执行机构应能保证阀门在各种工况下（包括最大差压）平稳开启及关闭，执行机构的输出力矩应至少留有50%的安全系数，即执行机构的输出力矩应为阀门最大扭矩的1.5倍，并且不应对阀门造成损坏，执行机构应有限位保护功能。4.5.4阀门制造厂应提供阀门最大破坏扭矩，阀轴的强度应至少按执行机构最大扭矩的1.15倍选定。4.5.5紧急切断阀的全行程关断时间不应超过1s/英寸阀门通径（如：DN=6”的阀门，关断时间≤6s）。4.5.6紧急切断阀的全行程打开时间应符合安全和工艺操作要求。4.5.7气动执行机构应配有与阀轴直接相连的阀位指示器。阀的开、关位置应采用文字明确标识。4.5.8执行机构与阀体的连接应符合ISO5211标准或制造厂标准。4.5.9紧急切断阀的执行机构不应设置行程机械限位装置。6/114.5.10执行机构的电子/电气部分的防爆等级不应低于安装场所的防爆等级，外壳防护等级不应低于IEC60529规定的IP65。4.5.11在液化烃球罐区的火灾危险区外应设置紧急切断阀的现场操作开关，其接点信号直接送至气动执行机构的电磁阀或电液、电动执行机构的ESD动作端子，用于在紧急情况下现场手动关闭紧急切断阀。4.5.12执行机构应在阀门制造厂装配及测试合格后，由阀门供货商整体供货，执行机构在工厂调试后，应作永久定位标记，确保现场安装时不至于发生位置变化，执行机构供货商应协助阀门供货商做好工厂及现场的安装及调试工作。4.6气动执行机构选型设计4.6.1紧急切断阀应首选仪表空气故障关型（FC），选用弹簧返回型单作用气缸执行机构，弹簧表面应做防腐处理。4.6.2当工艺特别要求阀门为仪表空气故障保持型（FL）时，应选用双作用气缸执行机构并配有仪表空气储罐，阀门保位时间不应低于48h。4.6.3气动执行机构的规格应确保阀门在下述条件下能够全行程动作：上游操作压力（P1）的125%或最大切断差压（ΔPmax）的110%，二者取较大值。4.6.4气动执行机构的尺寸应根据仪表空气的最低压力来计算并选型，当仪表空气的最低压力值无法确定时，应按照415kPag计算。4.6.5气动执行机构及其组件的强度应至少能承受执行机构产生的1000kPa的推力。4.6.6电磁阀、限位开关、手轮/手柄、气动继动器、气动保位阀、快速排气装置、气动先导阀、空气过滤减压器及储气罐等附件的选用应符合阀门规格书的要求，所有附件的安装不得影响阀门的火灾安全和故障安全。4.6.7在气动执行机构的气缸上应能加装易熔塞，易熔塞的熔点宜为250℃，当气缸温度达到或超过易熔塞的熔点时，易熔塞熔化将气缸内的压力泄放掉，使另一侧气缸内的弹簧或储气罐内的压缩空气推动活塞将阀门关闭。4.6.8在气动执行机构的气路上应能加装