泄压阀的积聚压力和超压之间的差别

在和泄压阀相关的各种术语中，我首先想到的是积聚压力和超压。积聚压力是指泄压阀被允许达到的最高压力减去被保护设备的最高工作压力（MAWP）的部分。或者说，它是指在所有泄压阀完全开启并泄压的情况下，压力被允许超过锅炉或压力容器最高工作压力的部分。超压是指阀内压力超过开启压力的部分，它随着工艺要求的流率改变而改变。

因此为特定应用场合选择阀门时，阀门的最大流量必须等于或大于最大压力源的流量，这样才能防止设备内压力超过设计指令允许的积聚压力限值。

压力容器的积聚压力

压力容器的最高积聚压力可以作为参考依据，同时结合导致发生超压的原因，判断至少需要多少个泄压阀。如果是锅炉，积聚压力是固定不变的，因此和安装的阀门数量无关。

配置多台泄压阀

如果受单台泄压阀保护的容器因工艺失控导致超压，ASME指令第八卷允许的最高积聚压力是10%，或3磅/平方英寸（以较高者为准）。如果配置了多台泄压阀，ASME指令允许的最高积聚压力是超过最高工作压力的16%，或4磅/平方英寸（以较高者为准）。如果安装了两台或更多的泄压阀，其中最末端的一台必须设置为压力超过最高工作压力的5%时开启。如果压力容器（或锅炉）受到两台或更多泄压阀的保护，则最末端泄压阀的开启压力可以用以下公式计算：

其中：
SP=最末端泄压阀的开启压力MAWP：压力容器或锅炉的最高工作压力
A=泄压阀组的最高积聚压力，针对锅炉是6%（1.06），针对压力容器是16%（1.16）。

注：如果容器的最高工作压力是15至30磅/平方英寸之间，而且仅配置了一台泄压阀，那么允许的最高积聚压力就是3磅/平方英寸。如果容器的最高工作压力相同，但配置了两台或更多泄压阀，则允许的最高积聚压力就是4磅/平方英寸。

应对火灾的设置

如果容器受到两台泄压阀保护，其中一台只对工艺失控做出响应，它的开启压力必须等于或低于最高工作压力，第二台泄压阀（后备泄压阀）负责对容器外部的火灾做出响应，其开启压力必须比最高工作压力高10%，而且必须通过尺寸选择，确保喷嘴部位的超压为10%。即使是在发生火灾时，第二台阀门也必须确保容器内部压力不会比最高工作压力高出21%。

注：压力容器设计者在将最高允许积聚压力确定为10%、16%或21%之前，必须评估并确保随着温度升高发生的应力折减，始终保持在设计指令规定的安全系数范围内（3至5倍比例关系）。

在上述各种情况下，当所有泄压阀开启并泄压，被保护设备内的压力和最高工作压力之间的比例，都不可以超过积聚压力系数。因此，积聚压力是计算压力容器或锅炉尺寸时，首先要考虑的参数，它一般以百分比的形式表达，基数就是被保护设备的最高工作压力。

注：ASME指令的每个相关部分（第一、四和第八卷），都分别针对泄压阀所保护设备在发生超压的情况下，设备压力允许超过最高工作压力的百分比作出了规定。

注：用于应对火灾工况的备用泄压阀，设计流量远高于根据正常工艺条件选型和配置的阀门的流量。如果压力容器受到火灾或其它外界意外热源的威胁后，可能发生次生灾害，就必须配置泄压阀以避免后续损害。配置备用泄压阀的前提，是已经针对工艺失控的情况——比如意外化学反应或排放管路堵塞——选型并安装了泄压阀。这台泄压阀的开启压力不可以超过最高工作压力的110%。

积聚压力一般表达为百分比数值，它的基数就是容器的最高工作压力。积聚压力的具体数值取决于发生超压的原因，以及配置的泄压阀的数量。积聚压力与安全阀和/或泄压阀的开启压力值无关。

锅炉的积聚压力

对于遵循ASME第一卷建造的锅炉，最高积聚压力一律是最高工作压力的106%，无论配置了多少台泄压阀。因此所有泄压阀的开启压力，都不可以高于锅炉最高工作压力的106%。换言之，允许将泄压阀的开启压力设定为低于锅炉最高工作压力，或等于/低于锅炉最高工作压力的106%（ASME第一卷PG 67.2）。ASME第一卷 PG 67.3规定，最末端的泄压阀的开启压力，最多可以比锅炉最高工作压力高3%。

超压

只有在泄压阀的开启压力等于压力容器或锅炉的最高工作压力，而且入口管段没有任何压降时，超压才会和积聚压力相等。超压的具体数值，是由被保护设备的设计指令，以及阀门的开启压力决定的。比如对于根据ASME第一卷设计的锅炉，无论是汽包还是过热器，超压的值都是3%或2磅/平方英寸，以较高者为准。

对于根据ASME第八卷设计的压力容器，以及根据ASME B31.3设计的工艺管道，超压的值必须是3磅/平方英寸，或阀门开启压力的10%，以较高者为准，无论介质是气体、蒸汽或液体。超压的情况通常发生在以压缩流体驱动的弹簧式阀门中。当压力达到了开启压力时，由于向下（即阀门开启的相反方向）的弹簧作用力在不断增大，阀碟无法开启到最高行程。因此，要想让阀碟达到最高上升行程，需要比开启压力更高的压力来驱动。相应地，要想让阀门达到最大流量，同样需要比开启压力更高的压力，这是因为流体会受到喷嘴面积大小的限制。

注：这是因为有超压作用在喷嘴环外径区域（如果喷嘴环的安装正确）。蓄压腔的作用是让阀碟到达最高行程。通过调节喷嘴环的定位，可以改变阀碟的抬高行程和泄压时的超压值，此外还可以改变泄压阀的关闭压力。

由于存在超压，喷嘴内和蓄压腔内的压力就可以克服来自弹簧的递增作用力。如果尺寸过大，阀门就会发生频跳（阀碟摆振并撞击阀座），因为泄压过程中，蓄压腔内不存在超压。超压是指压力容器或锅炉内的积聚压力，与阀门开启压力之间的压差。超压的具体数值，是由工艺所需流量以及阀门最大流量这两项因素共同决定的。泄压阀达到公称流量所需压力与超压的百分比关系，必须符合设计指令的相关规定。

如果泄压阀的开启压力低于容器的最高工作压力，而且泄压过程中的最高积聚压力不超过3磅/平方英寸或容器最高工作压力的10%，超压就可能大于10%。例如，某压力容器的最高工作压力是100磅表压/平方英寸（7.03千克力/平方厘米），泄压阀的开启压力是90磅表压/平方英寸（6.3千克力/平方厘米），那么阀门在泄压状态下的最高超压可能达到20%，这是因为（100 x 1.1）- 90=20。积聚压力不会超过极限值。

注： ASME第八卷不允许超压大于开启压力的10%，但是API 520第一部允许如此。

总结

如果容器有两台或更多泄压阀的保护，而且首位泄压阀的开启压力低于容器最高工作压力，那么超过首位泄压阀开启压力的部分就是超压。其它泄压阀的开启压力如果等于容器最高工作压力，则超过开启压力（即最高工作压力）的部分就是积聚压力。超压以百分比表示，它的唯一基数就是泄压阀的开启压力。影响超压具体数值的因素还包括工艺要求达到的流量，喷嘴最高流量，以及喷嘴环的定位是否正确。影响积聚压力的因素包括导致超压发生的原因，以及开启压力等于或高于被保护设备最高工作压力的泄压阀的数量。超压的基数是阀门的开启压力，积聚压力的基数是容器或锅炉的最高工作压力。如果泄压阀的技术规格、尺寸计算不正确，或者检查、维护工作不到位，超压的数值可能会无限升高，具体视导致压力升高的原因而定。