Арматура предохранительная. Выбор, установка и расчет

ʽ͘ʰ͘ʤ̭̖̖̏
ʤˀʺʤ˃˄ˀʤʿˀʫʪʽˈˀʤʻʰ˃ʫʸːʻʤ˔
ʦ̸̨̨̡̛̼̬͕̱̭̯̦̬̭̖̯̍̌̏̌̌
Инфра-Инженерия 
Москва-Вологда 
2018 

Ϯ ʽ͘ʰ͘ʤ̭̖̖̏͘ʤˀʺʤ˃˄ˀʤʿˀʫʪʽˈˀʤʻʰ˃ʫʸːʻʤ˔͘ʦˏʥʽˀ͕˄ˁ˃ʤʻʽʦʶʤʰˀʤˁˋʫ˃
ФЗ 
№436-ФЗ 
Издание не подлежит маркировке  
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11 
УДК 621.646.8 
ББК  38.761 
      А 90 
 Асеев О. И.  
А 90    Арматура предохранительная. Выбор, установка и расчет: 
            справ. пособие. / О. И. Асеев.- М.: Инфра-Инженерия, 2018. - 208 с. 
ISBN 978-5-9729-0220-0 
Рассмотрены критерии подбора предохранительной арматуры в зависимости от различных условий. Приведен порядок расчета количества выбросов и определения параметров 
трубопроводных систем в местах установки арматуры. Дан обзор возможных аварийных ситуаций на перерабатывающих предприятиях и раскрыты меры, направленные на их предотвращение путем организации предохранительных систем сброса. Подробно изложен метод 
нахождения пропускной способности арматуры в зависимости от количества выбросов, параметров подводящих и отводящих трубопроводов. Описаны правила вычисления времени 
срабатывания и определения герметичности арматуры, а также выявления реактивных сил 
при сбрасывании газообразной рабочей среды. Даны рекомендации относительно выбора 
пружин, настройки предохранительных клапанов, выяснения направления сбросов, проведения ревизий и организации мер безопасности. 
Для инженеров, занятых проектированием и эксплуатацией трубопроводных систем, 
менеджеров по продажам и закупкам, а также студентов и преподавателей высшего и среднего профессионального образования. 
‹ Асеев О. И., автор, 2018 
‹ Издательство «Инфра-Инженерия», 2018 
ISBN 978-5-9729-0220-0 

ʦʦʫʪʫʻʰʫ ϯ
ПОСВЯЩАЕТСЯ 
моей маме и тете Клаве, 
которые сделали все возможное, 
чтобы я стал инженером 
ʦ̛̖̖̦̖̏̔
Каждый сосуд, аппарат или группа сосудов и аппаратов должны быть защищены от превышения давления. Защита осуществляется: 
î путем установки предохранительных клапанов или мембран;
î исключением из системы источников, которые могут создать давление
в сосуде и аппарате выше их расчетного давления.
Для исключения аварийных ситуаций предохранительная арматура перед 
установкой должна быть правильно подобрана к оборудованию и рассчитана. 
В книге изложены основные требования по подбору, расчету и установке 
предохранительной арматуры на сосудах, работающих при избыточном давлении (за исключением сосудов, работающих под давлением для атомной промышленности и тех, на которые не распространяются требования безопасности 
в атомной промышленности), а также направление сбросов от них. 
Цель данного материала - приведение различных методик расчетов и выбора предохранительных клапанов, разработанных и введенных в действие  
в советское время, а также зарубежного опыта, в соответствие с действующими 
на настоящий момент нормами безопасности с учетом некоторых научных 
обоснований, а также систематизация информации, имеющейся в настоящее 
время в данной области знаний. 
Ссылки на литературу не приводятся ввиду того, что основная часть материала приводится в соответствии с изложением текстов первичной нормативной документации с незначительными поправками для однозначного и простого понимания. 
К большому сожалению, в настоящее время инженеры - проектировщики 
и конструктора предохранительной трубопроводной арматуры с большим опытом проектных работ и научных изысканий в данной области уже отошли  
от работы или заканчивают свою трудовую деятельность в отдельных организациях (институтах, бюро и т. п.) или на предприятиях и не имеют возможности 
поделиться своими богатейшими знаниями с молодым поколением. 
С другой стороны, молодые конструктора в своем большинстве не имеют 
опыта конструкторских разработок в области предохранительной арматуры  
и не знают, где искать документацию по данной проблеме, особенно на вновь 
организуемых предприятиях машиностроительной отрасли, специализирующихся в области производства трубопроводной арматуры. При требованиях 
рынка и давлении со стороны руководства предприятий неопытные конструктора «выдают на гора» не соответствующие требованиям нормативной документации изделия, что может привести к серьезным аварийным ситуациям 

ϰ ʽ͘ʰ͘ʤ̭̖̖̏͘ʤˀʺʤ˃˄ˀʤʿˀʫʪʽˈˀʤʻʰ˃ʫʸːʻʤ˔͘ʦˏʥʽˀ͕˄ˁ˃ʤʻʽʦʶʤʰˀʤˁˋʫ˃
на эксплуатирующем такую продукцию предприятии нефтехимической или газовой переработки. 
Настоящая книга будет полезна как для инженеров со стажем, исходя из 
собранной в ней документации в едином справочно-методическом пособии,  
так и для молодых инженеров, ввиду затрудненного доступа к некоторым документам и при отсутствии определенного опыта не имеющих возможности 
поиска отсутствующей нормативной документации. 
С максимально возможным освещением и пояснением некоторых отдельных моментов, поэтапным разъяснением в книге, максимально увязаны постулаты начального момента выбора и расчета предохранительной арматуры. 
Данная книга является первой в серии. Всего планируется к изданию еще 
четыре: 
Книга 2 - Арматура предохранительная. Клапаны предохранительные. 
Книга 3 - Арматура предохранительная. Мембраны предохранительные. 
Книга 4 - Арматура предохранительная. Силовой, прочностной и гидравлический расчеты. 
Книга 5 - Предохранительные клапаны. Требования к изготовлению на 
отдельные рабочие среды, расчет и проектирование пружин. 

ʧ̣̌̏̌ϭ͘ʽ̸̨̨̛̛̛̛̺̖̪̣̙̖̦̪̬̖̬̯̖̣̦̼̖̬̭̖̯̼̍́̔̏̌̽̌ ϱ
ʧʸʤʦʤϭ͘
ʽ̸̨̨̛̛̛̛̺̖̪̣̙̖̦̪̬̖̬̯̖̣̦̼̖̬̭̖̯̼̍́̔̏̌̽̌
ϭ͘ϭ͘ʽ̨̨̛̭̦̦̼̖̪̬̖̖̣̖̦̏̔́
Общая факельная система - система, которая обслуживает все производства или группу производств, технологических установок и другие источники 
сбросных газов, не связанных в одну технологическую линию. 
Отдельная факельная система - система, которая обслуживает одно производство, один цех, одну технологическую установку, один склад или несколько технологических установок, которые связаны единой технологией  
в одну технологическую нитку и могут останавливаться одновременно (один 
источник сброса). 
Специальная факельная система - система, предназначенная для сжигания газов и паров, которые по своим свойствам или параметрам не могут быть 
направлены в общую или отдельную систему (содержание сероводорода более 
8  об., полимеризующиеся продукты и т. д.). 
Автоматическое редуцирующее устройство - регулятор давления прямого 
действия «после себя» или регулирующий клапан с исполнительным механизмом.  
Рабочее давление в сосуде (ܲ
˓˃˄) - максимальное внутреннее избыточное 
или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего 
процесса без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого 
кратковременного превышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств. 
Максимально допустимое рабочее давление (ܲ
ˇˑ˒) - максимальное давление в защищаемой системе при сбросе среды через предохранительное устройство, превышение которого недопустимо из соображений безопасности, зависящее от материала, его толщины и условий эксплуатации, положенных в основу расчета. 
Нормальное протекание рабочего процесса - условия (давление, температура и др.), при сочетании которых обеспечивается безопасная работа сосуда, 
обусловленная нормальным режимом технологического процесса. 
Технологическое давление (ܲ
˕) - избыточное давление в сосуде, аппарате 
или трубопроводе, при котором осуществляется технологический процесс  
и принимаемое по верхней величине заданного диапазона давлений проведения 
технологического процесса не превышающее рабочее давление и, как правило, 

ϲ ʽ͘ʰ͘ʤ̭̖̖̏͘ʤˀʺʤ˃˄ˀʤʿˀʫʪʽˈˀʤʻʰ˃ʫʸːʻʤ˔͘ʦˏʥʽˀ͕˄ˁ˃ʤʻʽʦʶʤʰˀʤˁˋʫ˃
 
поддерживаемое ниже уровня, на который настроены предохранительные клапаны, с целью предотвращения их частого срабатывания. 
Оперативное давление (ܲ
ˑ˕) - максимальное технологическое давление, 
которое может возникнуть при нормальном режиме протекания технологического процесса в сосуде или аппарате. 
Расчетное давление (ܲ
˓˃˔˚) - максимальное допускаемое давление в рабочих условиях, на которое производится расчет на прочность сосудов, трубопроводов и их элементов, превышающее оперативное давление для исключения 
нежелательного срабатывания предохранительных клапанов. 
Расчетное давление сосуда - наименьшее из расчетных давлений отдельных элементов сосуда, работающего под давлением. 
Максимально допустимое давление - расчетное давление наиболее слабого узла трубопровода (труба, фланец, фитинг), определяемого в зависимости  
от условного давления и температуры среды по ГОСТ 356-80. 
Давление аппарата (ܲ
˃˒) - максимальное давление в сосуде или аппарате, 
определяемое исходя из расчетного давления аппарата при полном открытии 
предохранительного клапана. 
Разрешенное давление (ܲ
˓˃ˊ˓) - рабочее давление, которое определяется 
по результатам обследования сосуда (для вновь проектируемых принимается 
равным рабочему давлению). 
Сосуд, работающий под давлением - герметически закрытая емкость (или 
аппарат), ограниченная входными и выходными штуцерами или фланцами, 
предназначенная для ведения химических, тепловых и других технологических 
процессов, а также для хранения и транспортирования жидкости, сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей, газообразных и других веществ под 
давлением. 
Рабочий предохранительный клапан - предохранительный клапан, предназначенный для защиты сосуда, аппарата или трубопровода от разрыва. 
Резервный предохранительный клапан - предохранительный клапан в исправном состоянии с готовностью к немедленному включению в систему, 
предназначенный для защиты сосуда, аппарата или трубопровода от разрыва  
на момент ревизии или ремонта рабочего клапана и настроенный на давление 
срабатывания рабочего клапана. 
Основной предохранительный клапан - рабочий предохранительный клапан, предназначенный для защиты сосуда, аппарата или трубопровода от разрыва и рассчитанный на сброс определенного объема сбрасываемого продукта 
при определенном давлении настройки. 
Запасной предохранительный клапан - предохранительный клапан, предназначенный для защиты сосуда, аппарата или трубопровода от разрыва, в случае отказа основного клапана и настроенный на давление срабатывания немного выше основного клапана. 
Вспомогательный предохранительный клапан - предохранительный клапан, предназначенный для защиты сосуда, аппарата или трубопровода от разрыва, на случай превышения объема сбрасываемого продукта через рабочий 

ʧ̣̌̏̌ϭ͘ʽ̸̨̨̛̛̛̛̺̖̪̣̙̖̦̪̬̖̬̯̖̣̦̼̖̬̭̖̯̼̍́̔̏̌̽̌ ϳ
клапан при продолжающем увеличении давления и настроенный на давление 
срабатывания немного выше основного клапана. 
Контрольный предохранительный клапан - предохранительный клапан, 
предназначенный для уменьшения случаев срабатывания рабочего предохранительного клапана в атмосферу. 
Давление настройки (ܲ
ː) - наибольшее избыточное давление на входе 
клапана, при котором затвор закрыт с обеспечением заданной герметичности. 
Установочное давление предохранительного клапана (давление срабатывания) (ܲ
˖˔˕) - это избыточное давление, при котором предохранительный клапан сделает первый хлопок во время регулировки на стенде водой или сжатым 
воздухом и при котором предохранительный клапан, установленный по месту 
работы, будет производить стабильное срабатывание на хлопок. 
Давление начала открытия предохранительного клапана (ܲ
ːˑ) - это избыточное давление в сосуде, при котором золотник предохранительного клапана 
начинает подъем с потерей герметичности. 
Давление полного открытия предохранительного клапана (ܲ
ଵ или ܲ
˒ˑ) - 
это максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном 
при достижении полного его открытия и пропускной способности. 
Давление за предохранительным клапаном (противодавление) (ܲ
ଶ) - это 
максимальное избыточное давление непосредственно на выходе из выхлопного 
штуцера предохранительного клапана. 
Давление закрытия затвора предохранительного клапана (ܲ
ˊ) - это избыточное давление, при котором затвор предохранительного клапана закрывается 
после срабатывания и обеспечивает необходимую герметичность с последующим установлением рабочего давления в защищаемой системе. 
Статическое (постоянное) противодавление (ܲ
˔˒ˇ) - избыточное давление  
в сбросной (выкидной или выхлопной) трубе или коллекторе при закрытом 
клапане. 
Динамическое (сбросное) противодавление (ܲ
ˇ˒ˇ) - избыточное давление  
в сбросной (выкидной или выхлопной) трубе или коллекторе при сбросе из 
предохранительного клапана. 
Избыточное (полное) давление в системе сброса (ܲ
˒˒) - это максимальное 
избыточное давление в сбросовом коллекторе (факельном или свечном). 
Аккумуляция (οܲ
˃) - разность между давлением полного открытия и расчетным давлением сосуда или аппарата, выраженная в процентах от расчетного 
давления сосуда или аппарата 
Гистерезис (οܲ
ˆ) - разность между установочным давлением (давлением 
срабатывания) и давлением закрытия клапана, выраженная в процентах от 
установочного давления. 
Продув (οܲ
˒) - разность между расчетным давлением сосуда или аппарата и давлением закрытия клапана, выраженная в процентах от расчетного давления сосуда или аппарата. 

ϴ ʽ͘ʰ͘ʤ̭̖̖̏͘ʤˀʺʤ˃˄ˀʤʿˀʫʪʽˈˀʤʻʰ˃ʫʸːʻʤ˔͘ʦˏʥʽˀ͕˄ˁ˃ʤʻʽʦʶʤʰˀʤˁˋʫ˃
ϭ͘Ϯ͘ʽ̸̨̨̨̛̭̦̦̼̖̦̖̦̏̍̌́̚
ܲ
˃˄˔ - абсолютное давление жидкостей, паров и газов, МПа (кгс/см2); 
ܲ
˃˕ˏ - атмосферное (барометрическое) давление, МПа (кгс/см2); 
ܲ
ˋˊ˄ - избыточное (манометрическое) давление, МПа (кгс/см2); 
ܲ
˓˃˄ - рабочее давление в сосуде или аппарате (избыточное), МПа (кгс/см2); 
ܲ
˓ - рабочее давление при наибольшей температуре рабочей среды в зависимости от материала из которого изготовлен элемент сосуда, аппарата, трубопровода и трубопроводной арматуры, МПа (кгс/см2); 
ܲ
˕ - технологическое давление в сосуде или аппарате (избыточное),  
МПа (кгс/см2); 
ܲ
ˑ˕ - оперативное технологическое давление в сосуде или аппарате (избыточное), МПа (кгс/см2); 
ܲ
˓˃˔˚ - расчетное давление сосуда или аппарата (избыточное), МПа (кгс/см2); 
ܲ
˓˃ˊ˓ - разрешенное давление в сосуде или аппарате (избыточное), МПа 
(кгс/см2); 
ܲ
ˇˑ˒- максимально допустимое рабочее давление (допустимое превыше- 
ние рабочего давления) при полностью открытом предохранительном клапане, 
МПа (кгс/см2); 
ܲ
˃˒ - давление сосуда или аппарата, МПа (кгс/см2); 
ܲ
˄ - давление барабана котла тепловых электрических станций, МПа 
(кгс/см2); 
ܲ
ଵ (или ܲ
˒ˑ) - давление полного открытия предохранительного клапана 
(избыточное), МПа (кгс/см2); 
ܲ
ଶ - давление за предохранительным клапаном при его срабатывании (избыточное), МПа (кгс/см2); 
ܲ
˔˓˃˄ - давление срабатывания (разрыва) мембраны, МПа (кгс/см2); 
ܲ
˒˒ - противодавление в системе выбросов от предохранительных клапанов (избыточное), МПа (кгс/см2); 
ܲ
ː - давление настройки предохранительного клапана (избыточное), МПа 
(кгс/см2); 
ܲ
ːˑ - давление начала открытия предохранительного клапана (избыточное), МПа (кгс/см2); 
ܲ
˖˔˕ - установочное (регулировочное) давление предохранительного клапана (избыточное), МПа (кгс/см2); 
ܲ
ˊ - давление закрытия затвора предохранительного клапана (избыточное), МПа (кгс/см2); 
ܲ
ˋ˔˕ - давление, развиваемое источником давления (избыточное), Мпа 
(кгс/см2); 
ܲ
˅˔ - давление во всасывающем патрубке насоса (избыточное), МПа 
(кгс/см2); 
ܲ
ː˃ˆ - давление в нагнетательном патрубке насоса (избыточное), МПа 
(кгс/см2); 

ʧ̣̌̏̌ϭ͘ʽ̸̨̨̛̛̛̛̺̖̪̣̙̖̦̪̬̖̬̯̖̣̦̼̖̬̭̖̯̼̍́̔̏̌̽̌ ϵ
ܲ
˒˓ - давление среды перед регулирующим клапаном (избыточное), МПа 
(кгс/см2); 
ܲ
˅˒ - давление острого водяного пара (инертного газа), подаваемого на 
отпарку (избыточное), МПа (кгс/см2); 
οܲ
ˍˎ - потери давления в регулирующем клапане (при ܲ
ଵ), МПа (кгс/см2); 
οܲ
ˑ˄ - потери давления в оборудовании, МПа (кгс/см2); 
οܲ
˕˓ - потери давления  в трубопроводе, МПа (кгс/см2); 
οܲ
ଵ - потеря давления от нагнетательного патрубка насоса до регулирующего клапана, МПа (кгс/см2); 
οܲ
ଶ - потеря давления от регулирующего клапана до сосуда или аппарата, 
МПа (кгс/см2); 
ܲ
ˍଵ - давление перед клапаном насоса, МПа (кгс/см2); 
ܲ
ˍଶ - давление после клапана насоса, МПа (кгс/см2); 
ܩ˔  - количество питания, поступающего в аппарат, кг/с (кг/ч); 
ܩ˒ˍ - количество продукта, подлежащего сбросу через предохранительный клапан, кг/с (кг/ч); 
ܩ˅˒ - количество острого водяного пара (инертного газа), подаваемого 
на отпарку, кг/с (кг/ч); 
ܩ˓ˍ - пропускная способность регулирующего клапана, кг/с (кг/ч); 
ܩ˅
˒ - количество верхних паров в ректификационной колонне без учета 
водяного пара или инертного газа, кг/с (кг/ч); 
ˍ௩ - коэффициент пропускной способности регулирующего клапана, т/ч; 
ܪ - гидростатический столб подъема жидкости, м; 
ܪˇ- дифференциальный напор, развиваемый насосом, м ст. ж.; 
݄ - высота установки регулирующего клапана под осью насоса, м ст. ж.; 
ᖤˉ - плотность перекачиваемой насосом жидкости, кг/м3 (г/смЗ); 
ᖤˆ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3 (г/смЗ); 
ܦ - количество дистиллята (ректификата), кг/с (кг/ч); 
ܴ - количество острого орошения, кг/с (кг/ч); 
ܹ - количество кубовой жидкости, кг/с (кг/ч); 
σ ܩ˒ˑ - количество промежуточных продуктов, отбираемых из сложной 
ректификационной колонны, кг/с (кг/ч); 
ܩ˒ˑ
௠ - количество промежуточного продукта m-ного отбора сложной ректификационной колонны, кг/с (кг/ч); 
ܳː -  производительность насоса, м3/ч; 
ܳୡ - количество тепла, поступающего с питанием, Вт (ккал/ч); 
ܳ˓ˋ˄ - тепловая нагрузка рибойлера (кипятильника), Вт (ккал/ч); 
ܳ˒ - тепловая нагрузка теплообменного аппарата, Вт (ккал/ч); 
σ ܳ˙ˑ - суммарная тепловая нагрузка промежуточных циркуляционных 
орошений в сложной ректификационной колонне, Вт (ккал/ч); 
ܳ˙ˑ௠௔௫ - тепловая нагрузка одного из промежуточных циркуляционных 
орошений в сложной ректификационной колонне, имеющей наибольшую величину, Вт (ккал/ч); 

ϭϬ ʽ͘ʰ͘ʤ̭̖̖̏͘ʤˀʺʤ˃˄ˀʤʿˀʫʪʽˈˀʤʻʰ˃ʫʸːʻʤ˔͘ʦˏʥʽˀ͕˄ˁ˃ʤʻʽʦʶʤʰˀʤˁˋʫ˃
 
݅˔ - теплосодержание питания на входе в аппарат или продукта в аппарате, Дж/кг (ккал/кг); 
݅˔
˅˘ - теплосодержание питания на входе в подогреватель питания, Дж/кг 
(ккал/кг); 
݅ୖ - теплосодержание острого орошения, Дж/кг (ккал/кг); 
݅˅ - теплосодержание продукта вверху колонны, Дж/кг (ккал/кг); 
݅௪ - теплосодержание кубового продукта, Дж/кг (ккал/кг); 
݅˒ˑ - теплосодержание промежуточного отбора сложной ректификационной колонны, Дж/кг (ккал/кг); 
ݐ˒˓ - температура среды перед  регулирующим клапаном, ƒС; 
ݐ˔ - температура питания или продукта в аппарате, ƒС; 
ݐ௪ - температура кубового продукта, ƒС; 
ݐˆ˓ - температура греющего агента, ƒС; 
ݐ˅˒ - температура острого водяного пара (инертного газа), подаваемого на 
отпарку, ƒС; 
ܶ˓˃˄ - рабочая температура, К; 
ܶ
˓ - температура при рабочих условиях, К; 
ܶ
ଵ - температура перед предохранительным клапаном, К; 
ܶ˔˓˃˄ - температура срабатывания (разрыва) перед мембранным предохранительным устройством, К; 
ܶோ - приведенная температура, К; 
ܸ
˓˃˔ - объем расширителя, мм3; 
ܸ
ଵ - удельный объем при давлении ܲ и температуре ݐ˒˓
ː , м3/кг; 
ܸ
ଶ - удельный объем при давлении ܲ
ଵ и температуре ݐ˒˓
ː , м3/кг; 
ݖ - коэффициент сжимаемости газа; 
ɏ - плотность вещества (удельная масса вещества), кг/м3 (г/л); 
ܯ - молярная масса газа, г/моль (кг/моль); 
ܯ˖ˆˎ - молярная масса углеводородов, г/моль (кг/моль); 
ܯ˔ˏ - молярная масса смеси газов, г/моль (кг/моль); 
ȯ - вес единицы объема жидкости (удельный вес среды), кг/м3 (Н/м3); 
݃ - ускорение свободного падения, м/с2; 
ܴ - удельная газовая постоянная, 
ʓˉ
ˍˆ൉ʙ (
ˍˆ˔൉ˏ
ˍˆ൉ʙ ); 
݇ː - показатель адиабаты при нормальных условиях; 
݇ - показатель адиабаты; 
ɀ˔ - плотность продуктов питания или продукта в аппарате (кроме ректификационной колонны), кг/м3; 
ܨ
˖˔˕ - установленная поверхность теплообменного аппарата, м2; 
ʙ˓˃˔˚ - расчетный коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата, 
Вт/(м2āƒС) (ккал/м2āчāƒС)); 
݁ - доля отгона. 
Дополнительные индексы, проставляемые в принятых обозначениях: 
ˉ - жидкость;