原油容器安全阀火灾工况泄放量动态模拟.pdf

第 3 2卷第 6期 石油工程建设 9 l。 H 瓤 ≮ 强 镑 。 转 奢 。| 酶 麓 | 。| 诲 巍 | j 黩 赡 翻 姻睛 鸯横擞 萎 差 冯传令 ，杨 勇2 1 E 京美盛沃利工程技术有限公司， 北京 1 0 0 0 2 7 ；2 ． 中海油基地集团采油公司， 天津 3 0 0 4 5 2 摘 要 对于原油容器安全 阀在火灾工况下最大泄放量的确定，由于缺少必要的研 究工具 ，历来 都是工程计算 中的难题。随着动态 H Y S Y S模拟软件的引进 ，给在动 态环境下模拟安全阀在 火灾 工况下的最大泄放量创造 了良好的条件。文章以卧式分 离器和热处理器为例 ，利 用动态 HY S Y S 软件的强大功能，对原 油容 器在火灾工况下的泄放过程进行 了全真模拟，清晰地模拟 出安全阀的 最大泄放量 ，解决了安全阀的计算及选型难题。 关键词 压力容 器；安全阀；动态HY S Y S软件 ； 最大泄放量 中图分类号 T E 9 7 4 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 2 2 0 6 2 0 0 6 0 6 ～ 0 0 0 9 0 4 O 引言 在石油工程 中．安全 阀 P S V常作为工艺设 施或系统上的最后一级安全设备，当被保护的设施 或系统 的压力升到安全阀的设定压力时 ，安全 阀自 动开启 ，排放部分介质 。避免压力继续升高，从而 起到保护作用。作为最后一级安全设备，安全阀的 计算必须考虑所有可能出现的故障工况 ，火灾T况 就是其中之一。 1问题的提出 对于单一物质 系统 内只有一种物质 ，例如 水的火灾工况，在已知 力下，当达到沸腾温度 时，流体从外界吸收的热量被用作汽化热 ，温度不 再上升 ，直至该物质全部变成气体。蒸汽的产生量 等于吸热率除以物质的汽化潜热l l l 。 概率 占了 3 0 ． 0 ％，增加较大 5 ％ ～3 0 ％的累积 概率达到 4 0 ． 0 ％，其 中从一5 ％增加 02 0 ％的累积 概率已达到 6 3 ． 4 ％，这说明 S工程环境经济损失在 原有估算的基础上会有一定幅度的上浮。浮动幅度 在 02 0 ％间的概率较大。 5结 论 1 模糊影响图评价方法基于专家群综合评判 及科学的计算 ，将定性描述定量化。减少了传统环 境经济损益评价中的主观性 。增强了客观性 。 2 模糊影响图评价方法将模糊变换与影响图 相结合 ，理论严密，实例计算表明 ，该方法用于油 气长输管道环境经济损益分析评价直观、简明、可 行。 3 模糊影响图评价方法的计算机程序化可为 油气管道环境经济损益分析提供工程实用价值 ，其 评价结果可为油气管道决策管理提供有力的依据。 4 模糊影响图分析结果未能辨别对其价值结 点作用较大的影响因素，因此模糊影响图今后的发 展应注重敏感性分析研究。 参考文献 【 1 J H o w a r d R A ， Ma t h e s o n J E ． I n fl u e n c e D i a g r a ms ， i n H o w a r d R A ， Ma t h e s o n J E ． E d s ． R e a d i n g s o n T h e P r i n c i p l e a n d A p p l i c a t i o n o f D e c i s i o n A n a l y s i s ． V o 1 ． 1 1 ， S t r a t e g i c D e c i s i o n G r o u p 【 M I ． M e n l o P a r k Ca l i f ． ． 1 9 8 471 9 - 7 6 2． 【 2 1余建 星， 盂博， 刘立名， 等． 模糊 影响图在 海洋工 程项 目风险分析 巾 的应用【 】 】 ． 中国海上油气 r 程 ， 2 0 0 2 ， 1 4 3 3 8 ． [ 3 】张红兵， 赵杰煜， 罗霄山． 影响图的信息值分析f J j ． 系统工程 与电子 技术， 2 0 0 4 ， 2 6 4 4 4 0 ． 【 4 J 李爱梅． 影响图的数据结构研究f J j ． 肖学院学报， 2 0 0 0 ， 1 5 4 3 ． 【 5 】刘 金兰， 韩文秀， 李光 泉． 关于 l _ 程项 同风险分析的模糊影 响图方 法【 J J ． 系统 L 程学报， 1 9 9 4 ，9 2 8 1 8 2 ． 【 6 J程 铁信， 王平， 张伟 波． 模糊影响图评价算法 的探讨f J ] ． 系统 T程学 报． 2 0 0 4 ． 1 9 2 1 7 7 1 7 9 ． 作 者简介 赵奇峰 1 9 7 7 一 ，男，江苏扬州人 ，北京航 空 航 天大学材料科 学与工程 学院环境工程 系硕 士研 究生 ，研 究方 向 为建 设 项 目环 境 经 济损 益 评 价 。 收稿 日期 2 0 0 6 0 4 2 0 ；修 回日期 2 0 0 6 0 9 2 1 ★ ★ ★ c ★ 维普资讯 1 0 石油工程建设 2 o o 6年 1 2月 而原 油的火 灾工况 ，则是一个非 常复杂 的过 程。原油是有着宽沸点范围的多元混合物 。在设备 受热温度升高过程 中，低沸点的组分首先汽化 ，低 沸点的组分完全汽化后 ，温度继续升高 ．然后更高 沸点的组分开始汽化。升温过程中，同时存在溶解 的蒸汽受热后从液体中释放出来 的情况 这不是潜 热效应 ，更确切地说是脱气或分离 。所 以在火 灾 工况下 ，随着系统 中蒸汽的泄放，蒸汽及液体的组 成是变化的 ，温度和潜热值也是变化的 ．泄放的蒸 汽是压力泄放装 置在其蓄积压力下气液平衡 的蒸 汽 ，蒸汽泄放的最 大量不仅取决于吸热率 ，也取决 于容器内各种组分的实际组成[ 1 l 。 所 以，在火灾工况下 ，安全阀计算所需要的流 体的最大泄放量 及流体的特性 参数都是很难确定 的。对于原油这种有着宽沸点范围的多元混合物 ， 必须建立与时间有 关的模型 ，才有可能计算出蒸汽 最大的泄放量⋯ 2安全阀蒸汽泄放量的动态模拟 随着动态 H YS Y S模拟软件的引进 ．给在动态 环境下模拟分离器 、热处理器的安全阀在火灾工况 下的最大泄放量创造了良好的条件。下面以卧式分 离器为例，叙述利用动态 HY S Y S模拟安全阀的最 大泄放量的过程 。 2 ． 1 建立静 态模型 1 在 H Y S Y S中将 经分 离器 分 离 后 的 油 、 气 、水 ，按其在容器正常操作下的体积比重新混合 成一种物流。 2 将油、气、水重新混合的物流拷贝到新的 物流中 ，并按分 离器的实际操 作状况重建分离模 型，分离器 的型式用气液两相分离器即可 。 3 在分离器气 相和液 相出 口增加必要 的阀 门，以便将来用作调节阀 ，气相调节阀后物流的操 作压力要根据安全阀的背压设置 。 4 在模拟调平之后 ，设置分离器 ，输入分离 器的型式 卧式 、直径 、长度及分离器封头的型式。 点击气液相阀门，计算 调节 阀的阀门系数 值 。 2 ． 2 转入并建立动态模型 1 将收敛后的静态模型转入到动态模型 ，增 加分离器的压力和液位的控制器 ，利用气相出口的 调节阀控制分离器的压力；利用液相的调节阀控制 分离器的液位。压力调节器的设定压力为分离器正 常的操作压力 ，液位调节器的设定液位为分离器 的 正常液位 分离室的液位 。 2 确定边界条件 ，利用动态助手分析条件是 否足够 ，并查找可能存在的问题 ，直到分析通过。 3 鼬 H Y s Y s 的T O O L 菜单 ， 进入D A T A s H E E T 选取动态分析图表中需要观察的参数 ，可初步选定 分离器的压力、液位及温度。 4 点击 H Y S Y S的运行按钮 ，使模型运行到 分离器的压力和液位并处于稳定状态 ，也就是分离 器的实际运行状态。 5 停止 运行模型 ，在 HY S Y S中增加能量物 流及 s p r e a d s h e e t ，建立分离器 的液位和能量流的联 系 ，即将分离器 的液位 高度输 入 s p r e a d s h e e t 。在 s p r e a d s h e e t 中根据液位的实际高度 ，计算出分离器 的湿润面积 ，再根据分离器在火灾工况下的热量吸 收公式 ，计算 出吸收的热量 ，然后输入到能量流 ， 并将该热量加在分离器上。 根据 A P I R P 5 2 1标准 ，当分离器表面暴露 于 火灾中时，容器内液体湿润的表面是产生蒸汽的有 效面积。用下式计算吸收的热量 Q2 1 O 0 0 F A 式中9 湿润表面总的吸入热量／ B t u ／ h ，B t u 为英制热单位 ，1 B t u 1 ． 0 5 5 0 5 6 k J ； 卜环 境 系数 ，根据 容器 是否 隔热 而不 同 ．对于裸露容器 F1 A 总湿 润 面积 ／ f t 。 为便于模拟 ，必须建立吸热量 与分离器 卧 式直径的关系 ，分离器横截面示意见图 1 。 刀 I． ． ＼ ． ．／ 圈 1分 一 器 横 豫 面 示 震 液位高度 与分离器直径 D的比值 H| D 该液位对应的角度 弧度 O t 2 A C O S 1 2 弦系数 ．厂 ， 一 s i n q ／ 2竹 两端封头 半椭圆的湿润面积 A A1 1 ． 3厂 盯D ／ 4 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 第 3 2卷第 6 期 冯传令等 原油容器安全阀火灾工况泄放量动态模拟 中问 柱段 的湿润 面积 A A 2d D L 一 总湿润面积 考虑 5 ％系数A A A A 2 1 ． 0 5 L为分离器圆柱体的长度 ，若分离器 内的液位 高度已知，通过以上公式计算出进入分离器内部的 峰 热量 单位换算略 。动态 HY S Y S模型见图 2 。 吸热量电子表 目 S PRDS HT一1 Q - l O O 3 V L V 一 1 0 1 调节阀 4 图 2 安 全 阀模 拟 动 怒 HY S YS梗 型 图 6 将液位调节器断开，将液位调节阀的开度 调到 0 ．将分离器 的进 口流量调到 0 ，将压力调节 器的设定值调整到安全阀在火灾工况下的开启压 力 ．即设定压力的 1 2 1 ％，同时将调节 阀的 C v值 调到足够大 ，利用调节阀替代安全阀模拟安全阀的 最大泄放量 。 7 在动态分析图表 中增加新的参数，如分离 器出口的实际气体流量 、质量流量 、比热比、压缩 系数 、摩尔质量及能量流的热量 ，用作安全阎的计 算 ，然后运行模型 ，得出结果。 3 动态 HY S YS模拟结果 用动态 H Y S Y S方法分别模拟 Q K 1 8 2分离器 和 x J 2 3 一 I 热处理器安全阀的泄放量 ，结果见图 3 、 图 4 、图 5 。 5 7 6 ． 0 ＼ 4 3 2 ． 0 鸺 血j 峰 2 8 8_0 1 4 4．0 O ． O 4 0 0 ．0 4 0 5，0 41 0 ． 0 41 5 ．0 时间／ ra i n 图 3 QK1 8 2生产分离器安全 阀泄放模拟结果 1 3 ． 1 Q K1 8 2生产分离器安全阎的泄放量模拟结果 时 间／ m i n QK1 8 2生产分离器安全阀泄放模拟结果 I 2 ． 一 ． 一_ 一 n 1 k P 月 一 ／ 够 ～ ≯ ／／ 1 5 4． 8℃ 、 0 9 6 3 2 』 质 量 流 量 曲 线 ， 一 ， 1 7 o 0 1 7 2 0 1 7 4 0 1 76 0 时间／ mi n 图 5 XJ 2 3 一 l热处理器安全阀泄放模拟结果 Q K 1 8 2生产分离器 的基本参数 直径 2 m， 长 6 m，液位高度 1 m，原油为中质油 ，含气较多。 操作压力为 2 4 5 0 k P a 绝压 ，安全阀设定压力为 2 8 5 0 k P a 绝压 。从 图 3和 图 4模拟结果可知 ， 安全 阀最大泄放 的气体量为 1 2 4 7 k g ／ h 。 3 ． 2 J 2 3 1热处理 器安全 阎的泄放 量模拟 结果 热处理器 的基本参数 直径 4m，长 1 6m，液 位高度为 3 ． 2 m，原油为中质油，含气很少。操作压 力为 2 0 k P a 表压 ．安全 阀设 定压力为 4 0 0 k P a 表压 。从动态 H Y S Y S模拟结果 见图 5 可知 ， 安全阀最大泄放的气体量为 8 9 1 6 k g ／ h 。 4 目前使用的安全阀泄放量静态模拟方法 在动态 H Y S Y S软件 引入之前 ，我们使用的是 Wo r l e y p a l s 0 n s 公 司的一种 近似模拟方法 ，其静态 HY S Y S模 型如图 6所示 下面的模型仅是整个模 型的一部分 ．用来说明其原理 。 静态 H Y S Y S下模拟安全阀泄放 量的基本思路 一 一 一 一 一 ＼ 删避咖 维普资讯 1 2 石油工程建设 2 0 0 6年 1 2 月 VAP WAT MI X - I O 0 1 0 尊 T A C C mX A C C L - - - ● ● ’ - 一 ACC一 0UT S E 卜 B I B0UT 图 6 公司分离器安全阀静态模拟模型 是控制进入分离器的油气水 的总容积为实际使用的 是平均值 ，比动态 方法小 左右。 分离器的容积 ，然后给定一时间段 如 ，计 4 动态 模拟能准确找到泄放量最大 算出加热的热量 ，并将热量加给分离器 ，此时可以 值 。且能减小工程 师的劳动强度 ；而静态 得出从分离器泄放 出的气体 一 ，见图 。 模拟下 ，要找到最大值所在的区域非常困难 。 然后依次类推 ，可以计算出以后无数个 泄放 根据动态 模拟计算 出来 的安全阀 出的气体 一 等，见 图 ，选在 内泄 更能保障整个系统或设施 的安全。 放气体实际体积最多的一段 ，再分成更小的时间段 结论 如 求 出最大值 ，即认为 内的平均值 在石油工程 中，安全阀是工艺系统 的最后一级 为安全 阀的最大泄放量 。 保护，也是系统安全 的最后屏障 ，若安全阀的尺寸 根据此方法 ，计算 出 Ⅺ一 热处理器安全 阀 不能满足实际需要 ，特别是在发生火灾的情况下 ， 的最大泄放量为 ／ 。比动态 模拟 整个系统就有可能因安全 阀不能及时释放压力而崩 的结果小了 左右 。在模拟 一 生产分离器 溃 ，将严重危害操作人员的人身安全并给国家的财 安全阀的最大泄放量时，把第一个出现的峰值作为 产带来损害。所 以 ，采用动态 更加准确地 了最大值，没有找到真正的最大值。 计算 出安全阀的泄放量 ，从而选择 出合理尺寸的安 5 两种方法的对比分析 全阀 ．对整个生产设施及人员 的安全保护都具有重 对 比两种方法 ，得出如下结果 要意义。 利用动态 模 拟安全 阀的最大泄放 参考文献 量 ，方法准确 、简单直观 ；静态 方法只能 【 l 】 一 ， 泄压和减压系统撕萄f s 1 是近似方法 ，方法复杂 ，理解 困难 。 2 动态模拟能准确反映火灾过程中容器液位 和能量的动态变化 ，静态 则无法准确反映。 3 动态方法得到的安全阀最大泄放量是更加 准确的最大值 ，而静态 方法得到 的泄放量 作 者简 传令 一 ，男 ，山 东单县人 ，工艺工程师 ， 年毕业于中国石油大学 华东 ，学士学位，先后从事 过 海上油 田的生产 管理、 大型海上 油田的项 目技 术管理 厦 超过 5个大型海上油 田的工程设计工作。 收稿 日期 一 一；修 回日期 一 噩 鳓 新 修 订 的 民 用 建 筑 工 程 室 内 污 染 控 制 规 范 实 施 国家 建 筑 T 程 室 内环 境 检测 中 心 王 喜 元 教 授 。就 年 8月 日起我 国 开 始 实 施 新 修 订 的 民用 建 筑工 程室 内污 染 控 制 规 范 简 称 新 规 范 一 年 版 在 粤进 行解 读 。 王 教 授 表 示 ，瓷 砖 也 可 能 含 有 放 射 性 物 质 。2 o o 5 年 3月 ，国 家 工 商 总 局 通 过 对 5个 城 市 7 5家 经 销 单 位 的 7 9组 瓷 砖 样 品检 测 发 现 ，放 射 性 超 标 的不 合 格 样 品组 ， 占样 品总 数 的 l l ％ 。为 此 ， 新 规 范 将 瓷 质 砖 与 天 然 花 岗 岩 一 起 。列 入 须 进 行 放 射 性 指 标 复验 的 材 料 名 单 。 为 什 么 瓷 砖 也 可 能有 放 射 性 主 要 来 源 于 一 些 超 白地砖 在 生产 过程 中使 用 起“ 白 色 ”作 用 的添 加 剂 。不 良厂 家 为 了产 品 “ 卖 相 ” 够 靓 ，不惜 在 瓷 质砖 中成倍超 标添加锆类 、长石类等放射性元 素较高 的原材料 ，致使产 品放射性元素含量超标 。 新规范规定 。民用 建筑 丁 程 室 内 ，凡 是 饰 面 采 用 同一 种 天 然 花 岗岩 石材 或者 瓷 质 砖 使 用 面 积 大 于 的 ，都 应 该 进 行 放 射 性 指 标 复验 。 瓷 质 砖 是 指 以抛 光砖 、仿 古砖 为主 的 地 砖类 产 品 。 特邀通讯员广东建设厅孙浦生收稿 日期 o 9 1 2 fl 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 - 4 6 冯传令等 原油容器安全 阀火 灾工 况泄放量动态模拟 2 0 0 6 年 1 2月 文章编号 1 0 0 1 4 5 0 0 2 0 0 6 0 6 0 0 4 6 0 3 原油容器安全阀火灾工况泄放量动态模拟 冯传令 ， 杨 勇 1 ． 北京美盛沃利工程技术有限公 司， 北京 1 0 0 0 2 7 ； 2 ． 中海油基地集团采油公司， 摘 要 利用动态 HY S Y S的功能 ， 对原 油容 器的火灾工况的泄放 过程进行 了模 拟 ， 模拟 出 火灾工况下最大的泄放量。 解决了安全阀的计算及选型困难， 有效地保证了系统的安全。 关键词 压力容 器； 安 全阀； 最大泄放 量 中图分类号 T E 9 3 文献标 识码 B 在石油工程中， 安全阀常作为工艺设施或系统上的最后一级安全设备 ， 当被保护的设施或系统的压力升 到安全阀的设定压力时， 安全阀 自动开启 ， 排放部分介质， 避免压力继续升高， 从而起到保护作用 。作为最后 一 级安全设备 ， 安全阀的计算必须考虑所有可能出现的故障工况 ， 火灾工况就是其中之一 。 1 问题的提 出 对于单一物质 例如水 的火灾工况 ， 在 已知压力下 ， 当达到沸腾温度时， 流体从外界吸收的热量被用作 气化热 ， 温度不再上升 ， 直至该物质全部变成气体 。蒸汽的产生量等于吸热率除以物质的汽化潜热 。 而对于原油的火灾工况， 则是一个非常复杂的过程。原油是有着宽沸点范围的多元混合物， 在设备受热 温度升高过程中， 首先是低沸点的组份汽化 ， 完全气化后 ， 温度继续升高 ， 然后是更高沸点的组份汽化。升温 过程 中， 同时存在溶解的蒸汽受热后从液体中释放出来 ， 这不是潜热效应， 更确切的说是脱气或分离。所以 在火灾工况下， 随着系统 中蒸汽的泄放 ， 蒸汽及液体的组成是变化的， 温度和潜热值也是变化的， 泄放的蒸汽 是压力泄放装置在其蓄积压力下气液平衡的蒸汽 ， 蒸汽泄放的最大量不仅取决吸热率 ， 也取决于容器内各种 组份的实际组成。所以， 在火灾工况下安全阀计算所需要的参数中， 流体的最大泄放量及流体的特性参数 ， 都是很难确定的。对于原油这样有着宽沸点范围的多元混合物， 必须建立与时间有关的模型， 才有可能计算 出蒸汽最大的泄放量。 2 P S V蒸汽泄放量的动态模拟 下文以卧式分离器为例， 叙述利用动态 HY S Y S模拟安全阀的最大泄放量的过程。 2 ． I 建 立静态 的模 型 1 在 HY S YS中将经分离器分离后 的油、 气 、 水按其在容器正常操作下的体积 比重新混合成一物流 2 将油、 气 、 水重新混合的物流拷贝到新的物流中， 并按分离器的实际操作状况重建分离模型， 分离器的形式用 气液两相分离器即可。3 在分离器气相和液相 出口增加必要的阀门， 用作调节阀， 气相调节阀后物流的操作 压力根据安全阀的背压设置。4 在模拟调平后 ， 进行分离器的设置 ， 输入分离器的型号 、 直径 、 长度及分离器 封头的形式。点击气液相阀门， 进行调节阀的 c 值的计算 c 阀门系数， 在 6 0 T下， 压力降为 1 p s i 时， 每分 钟流过阀门的水量 。 2 ． 2 转入并建立动态模型 1 将收敛后的静态模型转入到动态模型， 增加分离器的压力和液位的控制器 ， 利用气相出口的调节阀控 制分离器的压力及液相的调节阀控制分离器的液位。压力调节器的设定压力为分离器正常的操作压力 ， 液 收稿 日期 2 0 0 6 0 5 1 0 作者简 介 冯传 令 1 9 7 3 ～ ， 男 ， 学士 ， 工程师 。 维普资讯 第 2 1 卷第 6期 中 国 海洋平 台 4 7 位调节器的设定液位为分离器的正常液位 分离室 的液位 。2 确定边界条件 ， 并利用动态助手分析条件是 否足够， 查找可能处在的问题 ， 直到分析通过 。3 点击 HYS YS的 TOO L菜单 ， 进入 D AT AS HE E T， 选取动 态分析图表 中需要观察的参数 ， 可初步选 为 分离器的压力 、 液位及温度 4 点击 HYS YS的运行按钮， 使模 型运行到分离器 的压力 和液位处 于稳 定状态 ， 也就 是实 际 的分 离器 的运行 状态 。5 停止 运行模 型 ， 在 HYS Y S中增加能量物流及 s p r e a d s h e e t ， 建立分离器的液位和能量流的联 系， 即将分离器 的液位高度输入 s p r e a d s h e e t ， 根据液位的实际高度 ， 计算 出分离器的沾湿面积， 再根据分离器在火灾工况下的热量吸收公式， 计算出吸收的热量 ， 然后输入到能量流， 并将该热量加在分离器上。 根据 AP I R P 5 2 1 ， 当容器表面暴露于火灾中时 ， 容器内液体湿润的表面是产生蒸汽 的有效面积 。用下 式计算吸收的热量 Q 2 1 O 0 0 F A 式 中 Q为润湿表面总的吸入热量 B t u ／ h ，1 B t u 1 ． 0 5 5 0 5 6 k J ； F为环境系数 根据容器是否隔热而不 同， 对于裸露容器 F1 ； A为总湿润面积 f t 。 为便于模拟 ， 必须建立吸热量与容器 卧式 直径 D的关系 参见右 图 H／ D 液位高度与直径的比值 ； a一 2 a r c c o s 1 2 该液位对应的角度 弧度 ； f一 口 ～ s i n a ／ 2 丌 弦系数 ； A 1 ． 3f兀D 。 ／ 4 两端封头 半椭圆 的粘湿面积； A 口 DL 中间柱段 的粘湿面积； A一 A。 A 1 ． O 5 总粘湿面积 考虑 5 的系数 。 其中 L为容器的圆柱体的长度 ， 若容器内的液位高度 已知， 通过以上公式计算 出进入容器 内部的热量 单位换算略 。HYS Y S模型见图 l 。 - pI C - 1 0 0 6 断开液位调节器， 将液位调节阀的开度调到 0 ， 将分离器的 进 口流量调到 0 ， 将 压力调节器的设定值调整到安全 阀在火灾工 况下的开启压力 ， 即设定压力 的 l 2 l ， 同时将调节阀的 C 值调 到足够大 ， 利用调节阀替代安全阀模拟安全阀的最大泄放量。 7 在动态分析图表中增加新 的参数 分离器 出口的实际气体 流量 、 质量流量、 比热 比、 压缩系数、 摩尔质量及能量流的热量用作 安全 阀的计算 ， 然后运行模型得 出结果。 图 l中 V一1 0 0为分离器 ； VL V1 0 0 ， 1 0 1 为气 、 液相调节阀； P I C 一1 ～1 0 0及 I C一1 0 0为调 节器 ； S P R D S HT1为从分离器的液位计算出吸 热量电子表格 2 ． 3 X J 2 3 1热处 理器 安全 阀泄 放量模 拟 结果 热处理器的基本参数 直径 4 m， 长 1 6 m， 液位 高度为 3 ． 2 m， 原油为中质 油， 含气很少。操作压 力 2 0 k P a G G 表 压 ， 安 全 阀设 定 压 力 为 4 0 0 k P a G。结果如图 2 图 中粗黑 线 为质量 流量 曲 线 ， 安全 阀的最大泄放的气体量为 8 9 1 6 k g ／ h 。 2 ． 4 Q K 1 8 2生产分离器安全 阀的泄放量模拟 结果 图 l 安全 阀模拟动态 HY S Y S模型图 图2 x j 2 3 ～l热处理器安全阀泄放模拟结果 基本参数 直径 2 m， 长 6 m， 液位高度 l m， 原油为 中质 油， 含气较多。操作压力为 2 4 5 0 k P a A A 绝压 ， 安全阀设定压力为 2 8 5 0 k P a A。结果如图 3 ， 安全阀最 大泄放的气体量为 1 2 4 7 k g ／ h， 但在不同的泄放 阶段 出现明显的两个峰值。 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 4 8 冯传 令等 原油容器安全 阀火灾工况泄放量动态模拟 2 0 0 6年 l 2月 3 目前 使 用 的安 全 阀泄放 量 静态 模拟 方 法简介 在动态 HYS YS软件引入之前， 我们使用 的 是 Wo r l e y p a r s o n s公 司的一种近 似模拟方法， 其 静态 HY S YS模型如 图 4 下面 的模 型仅是整个 模型的一部分 ， 用来说明其原理 静态 HYS YS下模拟安全阀泄放量的基本思 路是控制进入分离器 的油气水的总容积为实际使 用的分离器的容积 ， 然后给定一时间段 例如 5分 钟 ， 计算出加热的热量， 并将热量加给分离器 ， 此 时可得出从分离器泄放 出的气体 VE NTA， 见 圭 茸兰 ⋯ ⋯ ⋯～ ⋯⋯ ⋯ ⋯ 、 。 。 ⋯ ⋯⋯⋯一⋯ ⋯⋯⋯一⋯⋯一 l ⋯ h⋯ 一 一 ～ ⋯⋯ ⋯ ⋯。 ⋯ 卜 一 _ ～ ” 一 ⋯一 _二 ⋯ ] 、 } 、 { 一一 一 F 一 ⋯ ‘r 一 ⋯ ⋯_ ⋯ ；～ 一 7 ⋯ 1 ⋯ ． ⋯⋯ ’ “ ⋯～⋯J L } 一 挚 狮 一 一 图 3 Q K1 8 ～2 生产 分离器安全 阀泄放模拟结果 图 4 。然后依次类推 ， 可以计算 出以后无数个 5分钟 的泄放出的气体 VE Nt b等等 ， 选在 5分钟内泄放气 体实际体积最多的一段， 再分成更小的时间段 例如 1分钟 求出最大值 ， 即认为 1分钟内的平均值为安全阀 的最大泄放量 根据此方法， 计算出Ⅺ 2 3 ～1 F P S O的热处理器安全阀的最大泄放量为 6 2 4 3 k g ／ h 。比动态模拟的结果 少了 3 O 左右。在模拟 qKl 8 2生产分离器安全阀的最大泄放量时， 把第一个出现的峰值作为了最大值 ， 没有找到真正的最大值。 ．一 1 V AP A ⋯ ◇” AD J A ’E S - Al 、 W 一 A T - A MIX 图 4 Wo r l e y p a r s o n s 公 司分离器安全阀静态模 拟模型 4 结论 ①静态 HY S YS方法只能是近似方法， 方法复杂 ， 理解起来也很 困难 ； 动态 HYS Y S模拟安全阀的最大 泄放量 ， 方法准确、 简单直观。②动态模拟能准确反映火灾过程中容器液位 的动态变化 、 能量动态变化， 静态 方法则无法准确反映； ③动态方法得到的安全阀最大泄放量是更加准确的最大值 ， 而静态方法下得到的泄放 量是平均值 ； ④采用动态 HY S YS模拟计算选取的安全阀更能保障整个系统或设施的安全。 参考文献 中华人 民共和国石油天然气行业标准 泄压和减压系统指 南 S Y ／ T1 0 0 4 3 ⋯2 0 0 2 [ s ] ．2 0 0 2 DYNAM I C S I M ULAT1 0N FOR RELI EF CAPACI TY OF PS V ON CRUDE 0I L VES S EL F ENG Ch u a n l { ri g ， YANG Yo n g 1 ． Ma i s o n Wo r l e y P a r s o n s Lt d ．B e i j n g 1 0 0 0 2 7 ； 2 ． CNOOC B a s e Gr o u p Oi l P r o d u c t i o n Co mp a n y ． Ab s t r a c t Th i s p a p e r u s e s t h e s t r o n g f u n c t i o n o f d y n a mi c HYS YS，s i mu l a t e s t h e r e l i e v i n g c a p a c i t y o f PSV o n c r u de oi l v e s s e l i n f i r e c a s e，a nd g e t s t he bi gg e s t r e l i e vi n g c a p a c i t y i n f i r e c a s e ．U s i n g t he c a p a c i t y， we c a n c a l c u l a t e t h e s i z e o f P S V a c c u r a t e l y ．I t ’ S v e r y u s e f u l f o r t h e p r o t e c t i o n o f t h e p r o c e s s s y s t e m． Ke y w o r d s p r e s s u r e v e s s e l ，P S V，d y n a mi c HYS YS，t h e b i g g e s t r e l i e v i n g c a p a c i t y ． 维普资讯