ANSI IIAR 2

ANSI/IIAR 2-2014

American National Standard 封闭式氨制冷系统安全设计标准 Standard for Safe Design of Closed-Circuit Ammonia Refrigeration Systems IIAR

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ANSI/IIAR 2-2014

American National Standard

封闭式氨制冷系统安全设计标准 Standard for Safe Design of Closed-Circuit Ammonia Refrigeration Systems

IIAR

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标准文本注释 度量政策 ANSI 标准, 公告及所有国际氨制冷学会 (IIAR) 出版物的 IIAR 度量政策以通用工程单位制“英寸磅”(IP) 作为主要计量单位, 并按照美国国家标准学会与技术特种出版物 330《国际单位制》规定的国 际单位制 (SI) 为次要计量单位.

规范性/资料性要素 本标准包括规范性(强制性)规定. 前言与附录为非强制性规定. 资料性条款不视为规定.

公告 本标准内所含信息均有可靠来源, 但不排除文件所包含可接受的方法或程序, 或者某些情形, 条件可能需 要额外措施. 标准委员会及共识机构经过平衡, 保证有资格及相关利益的个人均有机会参与本标准. 推荐 标准可供行业, 学术界, 监管机构及其它机构审核与评论.

IIAR 不保证, 亦不申述且不承担与使用本文件所含任何信息相关的任何责任. 除非主管机构强制要求, 否则私人企业, 政府机构及其他人均为自愿使用和参考本文件.

IIAR 不 “批准” 或 “认可” 任何产品, 服务或方法. 本文件不以任何形式使用或引用来暗示此类批准或认 可. 注意：本文件中引用的各种规范与法规可能随时修订, 且文中引用的版本为本标准第 3 章所述的规范与 法规版本. 为了公众的利益, 根据可用信息与可接受的行业惯例, IIAR 尽其最大努力制定该标准. 然而, IIAR 不保 证, 也不证明或假定按照该标准试验, 安装或操作的任何产品, 设备或系统的安全性或性能及按照本标准 进行的任何试验不存在危险或风险. 本标准会定期修订. 如需该标准的最新信息, 请联系 IIAR.

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版权 未经 IIAR 提前书面同意, 不得整体或部分转载, 复制或传播, 也不可录入或存储于计算机数据库, 检索 系统或以其它方式使用.

翻译注释 本文件由 IIAR 志愿者从原英文版本翻译成中文. 如果存在任何变化, 错误或差异, 应以英文版本为准.

Note on this translation This document has been translated from the original English language version to Mandarin language by IIAR volunteers. Should any changes, errors or discrepancies occur, the English language document takes precedent over the Mandarin language translation.

Copyright © IIAR IIAR 版权所有

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前言 (资料性前言) 本标准适用于封闭循环氨制冷系统安全设计. 本标准包含制冷系统所在场所内及附近的人员与财产安全, 另根据具体情况, 项目规范或其它司法考量, 不排除其他额外预防措施. 本标准不以综合性的技术设计手 册做为制定目的. 经验表明：与其它可燃性气体相比, 正常工况下氨非常稳定, 在空气中的可燃范围小, 且空气中最低可燃 浓度较高, 泄漏时难以点燃. 公布的氨可燃范围为 160,000 ppm-250,000 ppm. 该浓度超过氨的气味检测阈 值以及美国职业健康与安全总署公布的 50 ppm 允许暴露极限 (PEL). 氨具有强烈气味, 会使其在达到可燃或危害健康的浓度水平前向周围的人员发出警示. 这种自报警气味非 常强烈, 没有人会自愿停留在氨浓度达到危险水平的区域. 由于氨易挥发, 因此对人员的主要危害是氨蒸气, 应通过充足的通风换气稀释氨蒸气以降低暴露风险. 氨蒸气比空气轻, 通常释放到大气中的氨蒸气会同时上升和扩散; 氨可以生物降解, 释放时容易与水和/ 或二氧化碳结合形成相对无害的化合物; 氨还可以中和大气中的酸性污染物. 如需更多相关氨特性的资 料, 请查阅 IIAR 公布的氨数据手册. 本标准于 1974 年 3 月, 由 IIAR 首次发布, 标准号为 IIAR 74-2. 1978 年 3 月, 美国标准学会 (ANSI) 首次批准该标准为美国国家标准, 标准号为 ANSI/IIAR 74-2-1978; 1985 年 6 月, 批准发布修订版 ANSI/IIAR 2-1984; 本标准随后分别于 1992 年 12 月, 1999 年 8 月, 2005 年 10 月, 2008 年 6 月, 2010 年 8 月和 2012 年 12 月进行了修订. 本标准利用 ANSI 共识原则制定; 据此, 批准此修订版前与对标准主题感兴趣的组织和个人进行了联 系, 以便征求参与共识机构和公众意见. 本标准由 IIAR 标准委员会及 IIAR 董事会制定和批准, 并提交 ANSI.

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IIAR 2: 新版本的修订内容 本版本对 2012 年 12 月 3 日颁布的 2008 版本(包括附录 B) 进行了较大范围修订. 谨此着重说明其中一 些较重要修订, 以帮助使用本标准的用户. 此版本纳入了其它标准规范有关内容成为涵盖封闭式氨制冷系 统安全设计的综合标准. 作为更新过程的一部分, 本标准通过对比 ASHRAE 15 中的制冷系统安全标准, 统一机械规范, 以及 NFPA 1《防火规章》,《国际机械规范》和《国际防火规范》中的信息, 进行差异化 分析. 本标准修订委员会通过发现相关标准的差异, 新信息或者修订本标准中的现有信息, 研究确定适用于氨制 冷系统的最低安全设计标准条款. 新版的 IIAR2 除差异分析产生的修订外, 还对上版标准条款进行了修 订完善, 删除了一些被认为没必要的信息; 根据公众建议及修订委员会的推荐, 增加了一些其他标准规范 均未阐述的新规定.

IIAR 2 新版本修订主要集中在下列章节, 用户需注意只有通过完整审阅标准才能识别并理解其中的修订. 新版标准对原标准名称进行修改, 以扩大 IIAR 2 的适用范围, 增加了安全内容. IIAR 2 新版本由 4 部分 组成： • 第 1 部分–总则, 包括第 1-3 章.

• 第 2 部分–影响结构的设计与安装, 包括第 4-7 章.

• 第 3 部分–设备, 包括第 8-17 章.

• 第 4 部分–附录, 包括附录 A-N. 章节按顺序编号, 四个部分仅用于帮助用户理解标准章节的布局. 第1章–总则. 包括目的, 适用范围及应用. 适用范围明确为固定封闭式制冷系统. 第2章–术语. 与前版本相比, 本章所含定义更少. 前版本中出现, 未做修改的定义已在 IIAR 1《国际氨制 冷学会标准中使用的术语和定义》中作了规定. 适用于本标准的新定义或修订定义在第 2 章, 并逐步作 为 IIAR1 的修订条款而移除. 第3章–参考标准. 包括经修订的参考标准. 仅限于满足本标准所需的强制性参考标准. 资料性参考文献详 见附录 N. 第4章–氨制冷设备的位置. 本章是新内容. 包括基于系统或设备所在区域分类的氨制冷系统使用限制. 第5章–系统一般设计要求. 本章内容大量保留前版本所含信息. 主要修改内容包括：系统设计压力. 提供 了适用于系统设计压力选择的要求, 低压侧最低压力为 250 psig; 水冷和蒸发冷却系统的高压侧最低设计 压力为 250 psig; 风冷系统高压侧最低设计压力为 300 psig. 提高了设备的各个零部件的设计压力. 修改了 集油器排油要求, 取消了临时安装硬性管道连接要求. 增加了维护与功能试验规定的指南. 删除了现场泄 漏试验的信息, 但在相应条款增加了 IIAR5 的参考要求. 增加了适用于系统紧急停机程序的阀门标记最 低要求, 并增加一节阐述设备机壳内容.

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第6章–机房. 本章内容大量保留前版本所含信息. 显著修改内容包括报警与检测要求. 修订了通风要求并 增加了通风替代方案. 增加了一节室外系统的通风要求, 其中一节规定了现场注意事项. 修改了洗眼器/安 全淋浴要求与 OSHA 和 ANSI/ISEA 要求一致. 此外, 机房不再要求通往室外的直接出口, 以便放置工艺 设备的机房能够尽可能地靠近该设备. 典型的设备与建筑规范允许此类设置, 且与 ASHRAE 15 即将发布 的附录相互关联. 第7章–机房以外区域内的制冷设备. 本章是新内容. 前版本未提供安装在机房以外区域内的某些类型制 冷设备的规定. 例如, 在工业场所, 常常需要将蒸发器安装在机房外侧的存储与生产区域内. 本章提供了限 于第 4 章允许区域的适用于机房以外区域制冷设备安装的最低安全要求. 第3部分内的章节-设备. 第 3 部分涵盖主要设备类别, 每章阐述一个类别. 大部分内容来自前版本. 第8章–压缩机. 包括一个显著修改, 规定安全接头最小尺寸为 ¾ in.. 第9章–制冷剂泵. 提供了适用于制冷剂泵的要求, 该制冷剂泵有别于特定压缩机制冷剂泵. 第10章–冷凝器. 提供了适用于风冷冷凝器与风冷冷却器, 以及蒸发式, 壳管式, 板式换热器和套管冷凝器 的要求. 第11章–蒸发器. 本章有几节增加内容, 包括刮板(扫面)式换热器和夹套罐. 第12章–压力容器. 提供了与上述一致的最低设计压力要求. 此外, 如第 8 章, 第 12 章规定, 直径超过 6 in 容器的管道安全接头最小尺寸为 ¾ in., 连接接头最小尺寸为 ½ in.; 当内部容积超过 10 ft3 或更大容器, 管道安全接头最小尺寸为 1 in., 连接接头最小尺寸为 ¾ in.. 第13章–管道. 提供了适用于管道, 导管, 管件, 法兰, 阀门及过滤器的要求. 第14章–成套系统与设备. 本章为新要求. 由于越来越普遍的预组装系统, 子系统和设备应用, 特增加本章 内容. 第15章–过压保护装置. 在前版本的基础上进行扩展. 包括适用于避免设备过压最不利情况的评估与设计 方法. 增加了泄压管接头指南, 规定了泄压接头附近的相邻极限. 此外, 明确了适用于蒸发式冷凝器上泄压 管接头的要求. 增加了自愿使用扩散池的选项, 并明确了静液压过压保护. 由于前版本附录 A 为规范性附 录, 在所有情况下必须遵守, 因此移到标准 15.5.1.1.1. 删除了前版本单减压管道尺寸表, 规定应利用相应 公式计算减压管道尺寸. 第16章–仪表与控制元件. 明确了适用于自动控制装置及其功能的要求. 第17章–氨检测与报警. 本章是新内容. 规定了适用于检测与系统响应功能的要求. 避免管辖者, 设计人 员, 承包商, 供应商和终端的不同理解. 资料性附录 A 是新增加内容, 提供了与标准中规定的相关解释性信息. 标准中与解释性信息有关的小节 在小节编号后面标有星号 “*”, 并且相关附录信息放在前面带 “A”相应小节编号的附录 A 中. 资料性附录 C 是新增加内容, 适用于各种换热器减压阀容量的计算方法. 删除了设计压力与泄漏试验压力最低值. 本标准条款对设计压力提出了相关要求. 泄漏压力在 IIAR 5《封闭式氨制冷系统的启动与调试》有相关规定. 前版本所述隔热的规定已移到 IIAR 4《封闭式氨机械制冷系统的安装》. 前版本中所述系统净化的规定已移到 IIAR 5《封闭式氨制冷系统的启动与调试》.

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附录K 提供了适用于最新认可的替代通风方法的通风速度计算指南. 附录L 包括适用于以前常用在工业氨制冷系统中的管道, 管件, 法兰和螺栓连接指南. 附录M 提供了选用操作隔离指南, 但适用于事故缓解的传统通风方法并不常用此替代方案. 附录N 包括取自标准正文的非强制性文献. 前版本的附录 N 涉及现场注意的相关指南, 已删除. 出版此版标准时, IIAR 标准委员会包含以下成员： Robert J. Czarnecki, Chair – Campbell Soup Company Don Faust, Vice Chair – Gartner Refrigeration & Mfg., Inc. Eric Brown – ALTA Refrigeration, Inc. Dennis R. Carroll – Johnson Controls Eric Johnston – ConAgra Foods, Inc. Brian Marriott – Marriott and Associates Rich Merrill – Retired, EVAPCO, Inc. Trevor Hegg – EVAPCO, Inc. Joseph Pillis – Johnson Controls Dave Schaefer – Bassett Mechanical, Inc. Peter Jordan – MDB Risk Management Services, Inc. John Collins – Zero Zone, Inc. Carl Burris – Tyson Foods, Inc. Jeff Sutton – Sutton and Associates, Inc. 负责重新编写本标准的附属委员会在出版时有以下成员： Dave Schaefer, Subcommittee Chair – Bassett Mechanical, Inc. Trevor Hegg – EVAPCO, Inc. Don Faust – Gartner Refrigeration & Mfg., Inc. Joseph Pillis – Johnson Controls Peter Jordan – MDB Risk Management Services, Inc. Glen Heron – Tyson Foods, Inc. Eric Johnston – ConAgra Foods, Inc. John Collins – Zero Zone, Inc. Carl Burris – Tyson Foods, Inc. Robert A. Sterling – Sterling Andrews Engineering, P.L. Luke Facemyer – Stellar Eric Smith – IIAR Staff Tony Lundell – IIAR Staff IIAR2 中文版由中国制冷学会 (CAR) 负责组织翻译, 为第一次出版. 下列人员参与了有关工作： 刘斌, 天津商业大学 马进, 王斌, 管佳佳, 国内贸易工程设计研究院 黄志华, 丹佛斯自动控制管理 (上海) 有限公司 田长青, 中国科学院理化技术研究所 杨一凡, 尹从绪, 王丹, 中国制冷学会

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目录 标准文本注释 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 度量政策 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 规范性/资料性要素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 公告 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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前言 (资料性前言) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v IIAR 2: 新版本的修订内容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii 第1部分 总则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 第1章 目的, 范围及应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 范围 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.3 应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 第2章 术语 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.2 定义的术语 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第3章 参考标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.1 美国机械工程师学会 (ASME) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.2 美国材料与试验协会 (ASTM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.3 压缩气体协会 (CGA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.4 国际氨制冷学会 (IIAR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.5 国际安全设备协会 (ISEA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.6 美国国家消防协会 (NFPA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.7 职业安全与健康管理局 (OSHA), 美国劳工部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第2部分 影响系统组成的设计和安装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 第4章 氨制冷设备的位置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4.2 允许的设备位置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 第5章 系统一般设计要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5.2 无水氨技术参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5.3 确定氨释放浓度的体积计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5.4 带二次冷媒的氨制冷系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5.5 系统设计压力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5.6 系统设计温度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5.7 材料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5.8 空气分离 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

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5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.17

润滑油管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 保温隔热 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 基础, 管道, 导管与设备支架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 运行规定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 试验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 标志, 标签, 管道标记与风向标 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 故障停机文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 设备机壳 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 一般安全要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

第6章 机房 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 6.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 6.2 施工 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 6.3 通道与疏散 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 6.4 可燃物 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 6.5 明火和表面温度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.6 管道 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.7 洗眼器/应急淋浴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.8 电气安全 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.9 排水系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.10 入口和出口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 6.11 照明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 6.12 事故控制开关 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 6.13 氨检测与报警 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 6.14 通风 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 6.15 标识 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 第7章 机房以外区域内的制冷设备 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 7.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 7.2 非机房空间要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 7.3 通风 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 第3部分 设备 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 第8 压缩机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 8.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 8.2 设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 8.3 程序/试验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 8.4 设备识别 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 8.5 压缩机安装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 第9章 制冷剂泵 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 9.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 9.2 设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 9.3 程序/试验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 9.4 设备标识 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 9.5 清除氨的装置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

xii IIAR

第10章 冷凝器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 10.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 10.2 风冷式冷凝器和风冷式减温器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 10.3 蒸发式冷凝器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 10.4 壳管式冷凝器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 10.5 板式换热冷凝器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 10.6 套管式冷凝器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 第11章 蒸发器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 11.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 11.2 冷风机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 11.3 壳管式蒸发器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 11.4 板式换热蒸发器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 11.5 刮板式换热器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 11.6 夹套罐 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 第12章 压力容器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 12.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 12.2 设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 12.3 制造/试验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 12.4 设备标识 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 12.5 铭牌安装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 12.6 压力容器安装注意事项 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 第13章 管道 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 13.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 13.2 管道, 导管, 管件和法兰 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 13.3 制冷剂阀门与过滤器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 13.4 管道, 吊架, 支架及保温 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 13.5 制冷剂管道位置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 第14章 成套系统与设备 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 14.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 14.2 设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 14.3 制造 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 14.4 报警与检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 第15章 过压保护装置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 15.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 15.2 泄压装置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 15.3 泄压保护 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 15.4 泄压装置的连接管道 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 15.5 从泄压装置排放 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 15.6 设备与管道的静液压超压保护 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

xiii

第16章 仪表与控制元件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 16.1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 16.2 可视液位指示器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 16.3 电动和气动传感器控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 第17章 氨检测与报警 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 17.1 范围 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 17.2 探测器与报警装置的电源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 17.3 试验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 17.4 探测器布置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 17.5 报警装置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 17.6 引导标识 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 17.7 检测与报警级别 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 第4部分 附录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 附录A (资料性附录) 条文说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 附录B (资料性附录) 氨特性与性质 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 附录C (资料性附录) 换热器内负荷减压阀能力的计算方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 附录D (资料性附录) 压力容器上的复制铭牌 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 附录E (资料性附录) 容积式压缩机压力释放装置排放能力的计算方法 . . . . . . . . . . . . . . . 81 附录F (资料性附录) 管吊架间隔, 吊杆尺寸和负荷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 附录G (资料性附录) 静液压超压释放 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 附录H (资料性附录) 应力腐蚀开裂 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 附录I (资料性附录) 应急压力控制系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 附录J (资料性附件) 机房标识 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 附录K (资料性附录) 其它通风计算方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 附录L (资料性附录) 管道, 管件, 法兰和螺栓连接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 附录M (资料性附录) 操作控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 附录N (资料性附录) 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

xiv IIAR

第1部分 总则 第1章 目的, 范围及应用 1.1

目的. 本标准规定了适用于封闭式氨制冷系统安全设计的最低要求.

1.2

*范围. 本标准适用于制冷剂为氨的固定封闭式制冷系统. 本标准不适用于： 1. 氨吸收制冷系统.

2. 具有同等功能的机械, 设备或管道替换件.

3. 本标准依法生效前存在的设备和系统及其所在建筑物或设施. 上述设备, 系统以及建筑物和 设施应按照安装或施工时适用的法规进行维护.

1.3

应用 1.3.1

冲突. 如果本标准与《建筑规范》,《消防规范》,《机械规范》或《电气规范》 冲突, 除非这些规范有明确说明, 否则应优先采用上述规范的要求.

1.3.2

替代材料与方法. 作为标准符合性的替代方法, 可以在获准的位置使用非本标准规定的 装置, 材料或方法, 但前提是任何此类替代品应具有同等质量, 强度, 效力, 耐用度及安全 性.

1.3.3

无主管部门 (AHJ) 监管区域的安装. 如果系统安装在无主管部门 (AHJ) 监管的区域, 设 计者有权规定替代品, 且应将替代品记录到设计文件中.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

1

第2章 术语 2.1

概述. 术语的定义应符合本章及 ANSI/IIAR-1 的规定.

2.2

*定义的术语. 本标准中所用以下词语与术语应符合本章规定.

主管部门 AHJ：负责施行本标准要求或批准设备, 材料, 装置或程序的组织, 办公室或个人. 被授权人员：凭借其培训与工作说明, 获得特定许可能够进入限制性区域, 完成限制性任务或兼具二者的 人员. 建筑规范：主管部门采用的建筑规范. 建筑开口：使室外空气能够进入建筑围护结构内的永久性或可操作区域, 包括可操作门(例如, 转门, 滑动 门, 卷帘门, 防火门, 检查门), 可操作新风进气口(存在氨时进气口无法自动关闭)及其它具有永久性开口的 通风孔. 可燃物：不满足不可燃材料定义的材料. *商用场所：人们处理业务, 接受个人服务或采购食品或其它商品的场所或场所的一部分. 二级间接开式喷淋系统：一种利用辅助回路处理过的冷媒加热或冷却二次介质的间接开式喷林系统. 电气规范：主管部门规定采用的电气规范. 设备：制冷系统中的集成件, 部件, 配件或元器件. 设备间：设计用于放置制冷设备, 装置或二者皆有的房间, 这些设备或装置与非人员聚集场所所用封闭式 制冷系统有关. 消防规范：主管部门规定采用的消防规范. 直接致害浓度 (IDLH)：无保护措施人员能够在 30 分钟内逃脱, 而不出现危害逃脱症状或不可康复的 最高浓度. 指示装置：测量并记录温度和压力等监控工况, 且能在仪表, 控制显示屏或二者均能读取的仪表. 间接系统：由制冷系统冷却或加热的二次冷媒循环到空气或其它物质中进行冷却或加热的系统. 间接闭式系统：二次冷媒通过空气或其它物质中的闭合回路进行冷却或加热的系统. 间接开式喷淋系统：二次冷媒与空气或其它物质间接接触进行冷却或加热的系统. 工业场所： 不对公众开放, 出入受控, 仅被授权人员可以进入且用于制造, 加工或存储商品的场所或场所 的一部分. 大型商业场所：超过 100 人聚集购买商品的场所或场所的一部分. 屏蔽泵：1. 永久密封, 防止泵输送液体时, 液体泄漏到大气中的泵; 2. 配备静密封件, 防止泵输送液体时, 液体泄漏到大气中的泵; 或者 3. 配备不少于两个顺序动态轴密封且密封失效时自动关闭, 防止泵输送液 体时, 液体泄漏到大气中的泵. 机器： 构成制冷系统的制冷设备, 包括但不限于压缩机, 冷凝器, 压力容器, 蒸发器和制冷剂泵. 机房： 按照本标准要求容纳设备且应符合第 6 章要求的围合空间. 机械规范： 主管部门规定采用的机械规范. 受监控： 一种连续监督控制手段, 例如员工通知, 第三方报警服务或责任方.

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3

不可燃材料：A 级, 按照 ASTM E136 进行试验时, 至少四分之三的受测样品应符合以下要求 1. 在整个试验期间的任意时刻, 热电偶所记录的表面和内部温度均不应高于炉内初始温度的 54°F (30°C).

2. 在第一个 30 秒后, 试样不应有明火.

3. 在试验过程中, 如果试样的重量损失超过 50%, 在整个试验期间的任意时刻, 热电偶的所记 录的表面和内部温度均不应高于炉内初始空气温度, 并且样品不应有明火. 占用空间：除机房以外, 人员可以接近或占用的场所部分. *成套系统：预制且预组装封闭式制冷系统, 包括所有设备, 管道和装置. 集成系统可以密封在其外壳或框 架内或者不密封.

PPM：空气中浓度百万分率. 机房主门：作为离开机房的主要应急出口, 由业主或设计委托方指定通往机房外部的门. 该门应张贴危险 标识. *公众聚集场所：大量人员聚集且聚集人群无法快速疏散的场所或者场所的一部分. 受限：只有获得授权的人员才能接近并且明确规定公众不得接近的场所或设备部件. 气液分离器/低压循环桶：与一个或多个低压侧蒸发器通过管道连接, 用于液体和液体-蒸气分离, 确保干蒸气回到压缩机的容器. 密闭结构：具有开洞或者开孔的坚固建筑, 该建筑或者是封闭的, 或者具有控制液体, 水分, 空气和蒸气流 动的密闭门. 密闭门：最大程度减小门周边与其固定门框之间的间隙, 配备紧凑密封结构的门. 用于控制液体, 水分, 空气和蒸气流动. 受过培训的操作人员：受过培训且具有相关经验, 充分了解并具有操作与检查该封闭式制冷系统的人.

4 IIAR

第3章 参考标准 3.1

美国机械工程师学会 (ASME), 标准如下： ASME B&PVC (2013),《锅炉与压力容器规范-压力容器- 第 VIII 节-第1部分》 ASME B16.5 (2013),《管法兰和法兰管件》 ASME B16.11 (2011),《承插焊和螺纹锻造管件》 ASME B16.20 (2012),《管件的金属垫片》 ASME B16.21 (2011),《管法兰用非金属平垫片》 ASME B31.5 (2013),《制冷管道和传热元件》

3.2

美国试验与材料协会 (ASTM), 标准如下： ASTM A53/A53M (2012),《无缝焊接, 含锌涂层, 黑色热浸镀钢管标准规格》 ASTM A197/A197M-00 (2011),《铸造韧性铁规格》 ASTM E136 (2012),《750°C 下垂直管式炉内材料性能的试验方法》

3.3

压缩气体协会 (CGA), 标准 G-2 (1995), 第八版.

3.4

国际氨制冷学会 (IIAR), 标准如下： ANSI/IIAR 1 (2012),《用于 IIAR 标准中的术语和定义》 ANSI/IIAR 3 (2012),《氨制冷阀门》 ANSI/IIAR 4 (2015),《封闭式氨制冷系统的安装》 ANSI/IIAR 5 (2013),《封闭式氨制冷系统的安装》 ANSI/IIAR 7 (2013),《封闭式氨机械制冷系统的操作规程》

3.5

国际安全设备协会 (ISEA), ANSI/ISEA Z358.1,《紧急洗眼器和淋浴器世界安全标准 (2009)》

3.6

美国国家消防协会 (NFPA), 标准如下： NFPA 标准 70,《国家电气规范 (NEC)》(2011).

NFPA 标准 704,《危险品紧急处理鉴别标准体系 (2012)》

3.7

职业安全与健康管理总署 (OSHA), 美国劳工部, 规程如下： 29 CFR 1910.212 (2012),《机械通用要求》 29 CFR 1910.219 (2012),《机械动力传输装置》

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5

第2部分：影响系统组成的设 计和安装 第4章 氨制冷设备的位置 4.1

概述. 氨制冷设备所在位置应符合本章规定. 适用于按照第 6 章规定安装于机房内或者按照 4.2.2 规定安装于室外的, 以及按照 5.4 规定采用二次冷媒的氨制冷设备.

4.2

*允许的设备位置. 除本节另行规定外, 氨制冷设备应按照第 6 章的规定安装于机房内.

4.2.1

清单内设备. 清单内设备的用氨量不应超过 6.6 磅 (3 千克), 且按照清单和制造商说明 允许该设备不安装在机房内.

4.2.2

*室外安装. 氨制冷设备可以安装在室外. 除管道以外, 室外安装的氨制冷设备与建筑物 开口之间的距离应不小于 20 ft; 朝向机房或者 7.2 规定的工业场所的开口除外.

4.2.3

*工业场所. 在符合第 7 章规定的工业场所内, 以下氨制冷设备可以安装在机房外.

1. 制冷或除湿用蒸发器.

2. 用于加热冷凝器设备所在空间的冷凝器.

3. 屏蔽泵.

4. 与本条 1, 2, 3 相关的阀门, 包括控制阀门与压力释放阀门以及连接管道及其他阀门.

5. 压缩机驱动总功率不超过 100 马力 (74.6 千瓦) 的氨制冷系统或其部分.

4.2.4

*公众聚集, 商业与大型商业场所. 经批准, 氨制冷设备应允许用于公众聚集, 商业与大型 商业场所中的舒适性以外的机房外. 用氨量应限制在任何独立制冷剂回路完全排放不会 导致含氨设备所在房间或区域内氨浓度超过 300 ppm. 确定浓度水平的计算程序应符合 第 5 章 5.3 的规定.

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7

第5章 系统一般设计要求 5.1

概述. 封闭式氨制冷系统的设计应符合本章规定.

5.2

无水氨技术参数 5.2.1

*制冷剂级氨. 满足系统首次充注及再次充注的氨应达到或超过 CGA 标准 G-2 最低要 求的制冷剂级无水氨.

5.2.2

纯度要求. 氨制冷剂应符合表 5.2.2 的纯度要求.

5.3

5.4

表 5.2.2

纯度要求

氨含量

最低 99.95%

汽相非碱性气体

最高 25 ppm

液相非碱性气体

最高 10 ppm

水

最高 33 ppm

油 (溶于石油醚)

最高 2 ppm

盐 (按氯化钠计算)

无

吡啶, 硫化氢, 萘

无

*确定氨释放浓度的体积计算. 为符合 4.2. 和 7.3.1.2 的规定, 用于计算发生氨释放时氨浓度的体 积应符合本节规定. 用于计算氨浓度的体积应该是基于氨集聚最小总容积释放出的氨扩散房间 或空间的总体积.

5.3.1

*墙体开孔. 计算氨释放浓度的体积不包括那些包含制冷系统, 设备与墙体开孔相连接的 空间, 除非设计者能确保氨会在这些连接空间迁移和稀释. 如果将开孔和机械通风明确 作为设计分析的基础, 那么氨释放浓度的体积应包括此连接空间的体积.

5.3.2

吊顶顶棚以上的空间. 吊顶顶棚之上的空间不得纳入体积计算, 除非吊棚以上空间构成 空气分配系统.

5.3.3

中间楼层与夹楼. 如果制冷系统或其部分位于通过露天中庭连接的中间楼层房间或者位 于夹楼开向的房间, 体积计算中则可以采用中间楼层及夹楼的组合体积.

5.3.4

*机械通风注意事项. 制冷系统或其中的一部分位于 1) 机械通风系统提供通风的区域, 2) 空气处理器内或者 3) 空气分配管道系统, 应采用由通风系统或管道系统连接的房间 或空间的体积, 包括室外连接送风与回风管道以及任何连接集气室.

例外：如果通风或管道系统部分位置采用 1) 防火阀, 2) 防烟阀, 3) 防火防烟组合阀或4) 连续保持不低于 10% 气流量以外的阀进行隔离, 则可以使用阀两侧较小的体积.

带二次冷媒的氨制冷系统. 按照第 6 章规定安装在机房内或者按照 4.2.2 规定安装在室外的氨 制冷系统允许采用二次冷媒系统为其他场所供冷, 以下使用二次冷媒的系统形式应符合《机械 规范》的规定.

1. 间接封密式系统.

2. 二级间接开式喷淋系统.

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9

5.5

*系统设计压力. 设计压力应符合本节规定.

5.5.1

概述 5.5.1.1 *限压装置与泄压装置的余量. 确定设计压力过程中, 设置限压装置与泄压装置 时应留有余量, 以便避免正常运行过程中设备关机或损失氨.

5.5.1.2 连接压力容器的设备与管道. 连接压力容器且承压与压力容器相同的设备与管 道其设计压力应等于或大于压力容器泄压保护装置的设置压力.

5.5.1.3 用作增压器的压缩机. 用作增压器且排放到其它压缩机吸入侧的压缩机应视为 低压侧组成部分, 以此确定设计压力.

5.5.1.4 现有低压设备的连接. 如果新的低压侧设备连接到 AHJ 实施本标准前运行的现 有系统, 系统新的低压侧部分的设计压力可以等于现有低压侧的设计压力.

5.5.2

运行, 待机或运输过程中产生的压力. 设计压力应等于或大于运行, 待机或运输过程中可 能产生的最高压力. 制造商应说明可正常运行的压力极限.

5.5.2.1 正常运行条件. 设计压力应等于或大于正常运行条件下的最高压力, 包括换热器 表面结垢可能发生的压力增加.

5.5.2.2 *待机条件. 设计压力应等于或大于待机条件以及系统不运行时出现的最高压 力. 对于低压侧设备, 设计压力应等于或大于系统低压侧为平衡高压侧或系统停 机后环境温度升高形成的压力.

5.5.2.3 运输. 系统充气或充氨运输时, 低压侧和高压侧设备的设计压力应等于或大于运 输过程中最高预期温度所产生的最高内部压力.

5.5.3

饱和压力与最低允许设计压力. 设计压力不得低于以下温度的饱和表压力, 且不得低于 规定的最低值.

1. 低压侧：安装位置处的高于 1% 的干球环境温度 10°F (5.6°C) 或者 114.6°F (45.9°C), 取两者中的较大者. 最低设计压力为 250 psig (1724kPa).

2. 水冷系统的高压侧：安装位置高于1%的夏季最高湿球温度 30°F (16.7°C), 设备设计 最高“设计冷凝水回水温度”以上 15°F (8.3°C), 或 114.6°F (45.9°C), 取三者中较 大者. 最低设计压力为 250 psig (1724kPa).

3. 蒸发冷却系统的高压侧：安装位置高于 1% 的夏季最高湿球温度 30°F(16.7°C) 或 114.6°F (45.9°C), 取两者中较大者. 最低设计压力为 250 psig (1724kPa).

4. 风冷系统的高压侧：安装位置高于1%的最高夏季设计干球温度 30°F (16.7°C), 或300 psig (2069kPa) 最低设计压力, 取两者中较大者.

5.5.4

真空. 制冷设备应按 29.0 in. (737mm) 汞柱真空度设计.

5.6

系统设计温度. 设备应符合系统设计温度范围及安装地点环境温度范围的运行要求. 制造商应提 供运行温度极限信息.

5.7

材料 5.7.1

概述 5.7.1.1 封闭式氨制冷系统施工过程中使用的材料应适应在系统中一定的温度和压力下 与氨制冷剂直接接触.

10 IIAR

5.7.1.2 不得使用与氨制冷剂, 润滑油或二者混合物接触出现变质的材料.

5.7.2

金属材料 5.7.2.1 按照 ASME B31.5 或 ASME B&PVC 第 VIII 节第1部分的规定, 可以采用铸 铁, 可锻铸铁, 球墨铸铁, 铸钢及合金钢. 按照 5.7.1 规定允许采用其它金属材料, 包括但不限于铝, 铝合金, 铅, 锡及铅锡合金. 如果使用锡和铅锡合金, 则应按照 5.6 规定验证合金组成是否适合温度环境.

5.7.2.2 锌, 铜及铜合金不得用于容纳或与氨接触. 不得使用含铜防腐蚀及润滑化合物. 允许组成黄铜合金的铜用于旋转轴轴承及其它不容纳制冷剂的材料.

5.7.3

非金属材料 5.7.3.1 允许使用符合 5.7.1 规定的非金属材料.

5.7.3.2 允许使用符合 ASME B31.5 或 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分规定的非 金属材料.

5.8

*空气分离. 清除制冷系统中空气及其它非冷凝气体的手段.

5.9

润滑油管理 5.9.1

概述. 设计应在管道与设备中可能积油的位置, 采取清除油的措施.

5.9.2

压缩机. 压缩机机组应按照制造商推荐的要求进行油样采集, 并定期分析.

5.9.3

排油. 应通过任意以下方法进行排油： 1. 刚性管道回油或输送系统.

2. 配备串联自动关闭切断阀的容器.

3. 从系统排油的排放点处的阀门与管道集成. 至少需要一个有串联的自动关闭切断阀.

5.9.4 5.10

临时管道. 如果排油需要使用临时连接的刚性管道, 应对该管道进行支撑并应配备紧急 接头.

保温隔热 5.10.1 *凝结与结霜控制. 不进行换热的管道和设备表面应进行隔热处理, 或采取其他方式减少 在正常运行过程中发生冷凝和由表面温度低于周围空气的露点时形成的过度结霜现象, 避免对人员, 建筑, 电气设备和制冷系统造成损害. 例外： 1. 如果蒸气缓凝剂密封在相邻的连接管道保温终端的管道或设备中, 维修通道所需位 置处的阀组与其他设备则可以不采取保温措施.

2. 采用抗腐蚀材料或防腐处理的管道与管件可以不采取隔热措施, 前提是对其进行常 规除霜处理或采用其它方式限制霜的堆积. 如果防冰控制需除霜, 应采取措施控制并 排放冷凝液.

5.11

基础, 管道, 导管与设备支架 5.11.1 概述. 应按照《建筑规范》设计制冷设备的支架与锚固.

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5.11.2 可燃性. 结构支架应采用不可燃材料. 结构支架下应采用经压力处理的木材和合成材料 以保护顶部.

5.11.3 抗震缝与约束装置. 应按照《建筑规范》的要求提供抗震缝与约束装置.

5.11.4 制造商建议与期望负荷. 支架与基础应满足或超过制造商的推荐值, 并且应承受预期的 载荷.

5.11.5 抗振与抗移动. 支架与基础应设计防止管道, 导管和设备过度振动或移动.

5.12

运行规定 5.12.1 *概述. 按照《机械规范》的要求, 设备应便于维护.

5.12.2 充注接头安全. 制冷系统充注接头应带塞或加盖. 当位于室外时, 应锁上充注接头或者采 用其它方式防止无关人员接近.

5.12.3 *维护与功能试验. 应提供适用于安全控制装置维护与功能试验的设计规定. 此规定应包 括但不限于符合本标准的切断阀和加盖或带塞接头. 功能试验规定不得要求分解系统中 含氨的部分.

5.12.4 压力表. 安装在制冷系统高压侧的压力表, 应能计量并显示不低于系统设计压力的120%.

5.12.5 *维修隔离阀. 可维修设备应配备手动隔离阀. 例外：应允许集成系统及组合系统配备排空装置以替代隔离阀, 从而用于清除或隔离氨, 以便维修一个或多个设备.

5.13

试验 5.13.1 强度试验. 含氨设备应进行强度试验, 其试验压力应大于第 8-16 章规定的设计压力, 之 后还应进行泄漏试验, 以确保设备的气密性.

5.13.2 极限强度. 承压设备应符合 5.13.2.1 和 5.13.2.2 规定. 例外：符合 5.13.2.3 规定的设备： 5.13.2.1 承压设备应至少符合： 1. 单独列出.

2. 列为整个制冷系统一部分.

3. 列为子集成系统.

4. 经过设计, 施工与组装其极限强度能够承受其设计压力的三倍.

5. 按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第1部分设计.

5.13.2.2 *对于不符合 ASME B&PVC 第八节第一部分规定的设备的二次冷媒侧, 经过 设计, 建造和组装后, 其极限强度应能够承受 150 psig (1724 kPa 表压) 或两倍于 其额定的设计压力, 选择二者中较高者.

5.13.2.3 根据 5.13.2 例外情况设计的设备应符合第 8-16 章以及 ASME B31.5 的额外 要求.

12 IIAR

5.14

标志, 标签, 管道标记与风向标 5.14.1 机房标识. 机房标识应符合 6.15 规定.

5.14.2 *设备标签. 制冷设备应配备标签.

5.14.3 *故障停机阀的识别与标记. 系统故障停机所需阀门应在阀门自身及系统示意图内清晰 且唯一地标记.

5.14.4 铭牌 5.14.4.1 设备铭牌至少应包含描述或规定制造商信息以及第 8-16 章规定的设计范围与 目的.

5.14.4.2 *压力容器原始铭牌应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分 UG-119(e) 的规定进行固定.

5.14.4.3 *复制铭牌应符合下述规定： 1. 依据 ASME B&PVC 第 VIII 部分第 1 节制造的压力容器和热交换器应采用 按照 ASME B&PVC, 第 VIII 部分第 1 节 UG-119(e) 的规定制作复制铭牌.

2. 复制铭牌应安装在容器的裙座, 支架, 护套或其他永久性的连接件上.

3. 复制铭牌应永久标记为 “副本”.

4. 复制铭牌应仅从原始设备制造商或制造商代理人处获得.

5. 根据 ASME B&PVC, 第 VIII 部分第 1 节 UG-119(d) 的管理规定, 安装单位 应向制造商书面证明该复制铭牌已应用于特定的容器. 安装单位应向业主 提供认证副本, 业主应用 U1A 形式保留该容器的认证副本.

5.14.5 *管道标记. 氨管道主管, 集管及支管均应标识以下信息： 1. “氨”.

2. 氨的物理状态.

3. 氨的相对压力级- 高或低.

4. 管道运行状态, 可以缩写.

5. 流向.

标识系统应利用公认的代码规范或标准建立, 或者按照设施业主的说明建立并进行记录.

5.14.6 *风向标. 配备套式, 信号旗式或其他形式的风向标, 应符合应急预案文件规定和位置要 求.

5.15

故障停机文件. 制冷系统所在场所负责人应有义务在受训制冷系统操作人员及受训应急相关人 员容易接近的位置, 提供系统故障停机说明. 示意图或引导标识应包括： 1. 紧急情况下, 关闭系统所需详细说明及步骤.

2. 制冷操作, 维护及管理人员, 应急响应人员及安全员的姓名与电话号码.

3. 发生应报告的事故时, 应联系的所有公司, 当地机构, 州机构及联邦机构的名称与电话号码.

4. 系统中氨的用量.

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13

5. 系统中制冷剂油的类型与用量.

6. 规定的现场试验压力.

5.16

设备机壳 5.16.1 概述. 氨设备机壳应适合安装位置, 且应根据安装位置的需要进行防护, 防止遭受物理损 坏及环境损坏.

5.16.2 出口. 通过匹配检修孔盖板或检修门设置操作与维护作业出口; 或者经设计能够通过拆 除安装位置处的机壳或其它物质进行远程检修服务.

5.17

一般安全要求 5.17.1 防止物理损坏. 应对安装在可能发生物理损坏位置的含氨设备提供护罩或栅栏防护.

5.17.2 *活动部件. 外露活动部件应按照 OSHA 29 CFR 1910.212 和 29 CFR 1910.219.5.17.3 利用防护屏或护罩进行防护.

5.17.3 氨储存. 氨应储存在设计用于容纳氨的气缸或容器中.

5.17.4 *旧设备. 旧设备用于替换现有系统中的设备, 在安装过程中, 应符合现有系统的安装规 范要求, 包括最低设计压力. 用于与新系统连接或现有系统扩展的旧设备, 在安装时应符 合本标准的要求.

5.17.5 *静载和动载. 设备的设计应满足在结构上能够承受预期的静态和动态荷载.

5.17.6 *设备区域的照明. 制冷设备工作区域应配备照明.

5.17.7 疏散设施. 疏散设施应符合《建筑规范》要求.

5.17.8 *制冷管道. 外表面温度大于等于 140°F (60°C), 且位于机房外离地高度小于 7.25 ft (2.2 m) 或者位于通道, 走廊, 走梯或楼梯平台附近的制冷管道, 应至少配备：1. 警告标志, 2.隔热, 或 3. 防止接触的防护装置.

14 IIAR

第6章 机房 6.1

概述. 按照第 4 章的要求, 安装有设备的机房, 应符合本章规定.

6.2

施工. 机房应按照《建筑规范》和本节要求进行建造.

6.2.1

*隔离和消防. 机房应与建筑物的其他部分通过密封结构隔离, 耐火等级的耐火时间为1 小时. 门应符合 6.10 规定.

例外：当机房配备有自动喷淋系统时, 则无需配备耐火时间为 1 小时的耐火等级的结构, 但仍应提供密封结构.

6.2.2

管道支架. 如果管道由地板, 屋顶或天花板结构支撑, 则支撑管道的结构或基座应设计成 支撑预期的静态和动态载荷, 包括地震载荷. 基座和支撑应符合《建筑规范》 的要求.

6.2.3

设备支撑. 机房内的压缩机组和其他设备的基座, 楼板和支撑应为不燃结构, 并能够支 撑由这些机组施加的预期恒荷载和活荷载, 包括地震载荷. 基座和支撑应符合《建筑规 范》的要求.

6.2.3.1 从地面支撑的压缩机或冷凝器应放置在混凝土基座或底座上, 或配备支撑基座, 用于直接固定在地基上加固.

6.3

6.2.4

振动控制. 机械安装方式应防止过度振动传到建筑物结构或相连设备上. 基础与设备之 间可以采用隔离材料.

6.2.5

来自人员活动区域的气流. 制冷机房内的空气不能流入或者流出有人使用的房间(包括 偶尔使用, 长期使用), 除非这部分空气是通过管道输送并且采取防止氨泄漏的密封措施. 机房中管道系统和空气处理机组内的检修门和面板应安装垫圈并采用密封连接.

通道与疏散 6.3.1

概述. 根据 5.17.7 要求, 安装在机房内的设备位置应确保出现事故时, 人员能从机房内 的任何通道疏散. 且应按照制造商的说明提供维护, 操作与检验所需的空间.

6.3.2

维修通道. 维修通道应符合 5.12.1 规定.

6.3.3

阀门操作空间 6.3.3.1 *从地面水平高度无法操作的手动阀, 应设有活动平台, 固定平台, 梯子, 或者将 该阀门设为可采用导链操控的阀门.

6.3.3.2 手动截止阀, 作为系统事故停机程序的一部分, 应可以从地面高度直接操作, 或 通过永久工作平台连锁操作. 应急阀门标识应符合 5.14.3 规定.

6.3.4

许可进入. 仅允许获得授权的人员进入机房. 机房门上的标识应符合 6.15 规定.

6.4

可燃物. 除非置于满足耐火等级要求的存储箱内, 否则可燃物不得存放于机房内.

例外：此规定不适用于制冷系统运行和维护所需配件, 工具和附带材料.

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6.5

明火和表面温度. 可燃器具, 器材以及表面温度超过 800°F (427°C) 的物品不应安置于机房内. 例外： 1. 如果可燃设施的助燃空气是从机房外通过管道输送, 且通过密封来防止氨泄漏到燃烧室, 那 么可燃设施可以安置在机房内.

2. 如果氨探测器符合 6.13 规定并且能够在检测到氨后, 自动切断燃烧过程, 燃烧装置与设备可 以安装在机房内.

3. 在完成装料且清除掉系统中的油或氨时, 方可使用火柴, 打火机, 硫磺棒, 焊接设备和类似便 携式装置.

4. 机房内可以安装内燃机驱动的压缩机.

6.6

6.7

6.8

6.9

管道 6.6.1

保温. 管道和管件应按照 5.10 要求进行保温.

6.6.2

管道穿行. 穿过机房防火墙的管道应按照 6.2.1 规定与所穿过的墙面, 屋顶或者地面采 取密封措施. 防火分区应按照 6.2.1 要求, 满足一定的防火等级. 如果管道穿过防火分区, 该管道穿过区域, 应按照《建筑规范》要求, 具有防火能力.

6.6.3

管道标识. 应按照 5.14.5 规定进行管道标记.

6.6.4

氨气罐连接. 除非由获得授权的人员进行输送, 否则氨气罐不得连接到制冷系统.

洗眼器/应急淋浴 6.7.1

概述. 各个机房应至少配备两台洗眼器/应急淋浴装置：一台安装在机房内, 另一台安装 在机房外; 各个装置均应符合 6.7.3 要求. 附加的洗眼器/应急淋浴装置应安装在机房内 的走道, 距离洗眼器/应急淋浴装置不应超过 55 ft.

6.7.2

走道. 机房内的走道与至少一台洗眼器/应急淋浴装置之间应保持畅通并且中间不能安 装门.

6.7.3

安装标准. 应急洗眼器/应急淋浴装置应按照 ANSI/ISEA Z358.1 要求进行安装.

电气安全 6.8.1

概述. 电气设备和线路应按照《电气规范》进行安装.

6.8.2

危险(分类)位置. 配有紧急通风系统(符合 6.14.7 要求)以及氨探测器(符合 6.13 要求)的 机房, 在《电气规范》要求下, 应按照普通区域设计; 不配有紧急通风系统的机房, 设计 应满足不低于D组, 2 类, 1 级的危险(分类)划分, 安装在该机房内的电气设备应满足这一 要求.

6.8.3

设计文件. 电气设计文件应表明机房是否被定位为普通位置或危险(分类)位置. 如果机房 被定位为危险(分类)位置, 则应按照《电气规范》要求, 在文件中表明电器分类的等级, 类别和组别.

排水系统 6.9.1

概述. 应配备地面排水设施用于废水排放.

6.9.2

污染物控制. 如果排水系统设计中没有考虑处理油, 二次冷却剂或可能泄漏的其它液体, 应采取措施防止此类物质进入排水系统.

16 IIAR

6.9.3 6.10

氨泄漏控制. 应采取措施限制液氨泄漏扩散进入机房排水系统.

入口和出口 6.10.1 概述. 面积超过 1000 ft2 (93 m2) 的机房至少配备两个安全出口门或通向安全出口的门. 如果需要设置两个门时, 一个门可以采用固定梯或其它踏板装置连通. 两门之间水平距 离应大于等于或大于房间最大水平尺寸的一半. 机房所任意点与安全出口或通向安全出 口门的距离均应不超过 150 ft (45.7m); 除非《建筑规范》允许增加路径距离.

6.10.2 门特性. 机房门应可以自动关闭且保证密封. 用作疏散设施的门应配备紧急出口栓柄并 且应采用侧面铰接固定方式, 且该门应朝向人员疏散的方向开启. 如果机房未配备喷洒 灭火器, 通往建筑内部的门则应具有1小时的耐火能力. 根据《建筑规范》关于外墙门窗 洞口防火等级的相关要求, 有耐火要求的外墙开口上设置的通向室外的门应为防火门.

6.10.3 防火梯与楼梯的间隔. 通往室外的安全出口门不得设置在防火梯或敞开楼梯的下面.

6.11

照明 6.11.1 概述. 机房应配备照明装置, 保证工作平台高度位置(距离地面 36 in. (0.91 m) 至少达到 30 尺烛光 (320 lm/m2) 的亮度.

6.11.2 灯光控制. 照明源应配备手动控制装置. 此外可以配备感应开关, 作为照明的额外控制, 但不得取代手动控制.

6.12

事故控制开关 6.12.1 事故控制开关. 故停机开关应清晰标识并贴有防篡改标志, 并置于室外紧邻指定的机房 大门. 此开关应提供机房内制冷剂压缩机, 制冷剂泵及常闭自动制冷剂阀的单向关闭控 制. 应在控制装置旁用指示标记清晰标识此开关的功能.

6.12.2 事故排风控制开关. 事故排风控制开关应清晰标识并贴有防篡改标志, 置于室外并紧邻 指定的机房大门. 此开关应具有越级控制事故通风装置 “打开/自动” 的功能. 应在控制 装置旁用指示标记清晰标识此开关的功能.

6.13

氨检测与报警 6.13.1 概述. 机房应按照 17.2–17.6 的规定配备氨检测与报警, 并应具有以下特征： 1. 室内或区域内至少配备一台氨探测器.

2. 探测器应激活报警, 并报告受监控区域位置. 当指示浓度达到或超过 25 ppm 时, 应 采取防控措施.

3. 机房内应配备视觉指示器和声音报警器(声光报警装置), 当报警器激活时, 提示仅授 权人员和应急响应人员进入此房间. 对于机房, 应在机房各个入口外侧安装额外的声 光报警装置.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

17

6.13.2 报警响应 6.13.2.1 检测到氨浓度低于 25 ppm 时, 无需报警.

6.13.2.2 *如果检测到空气中的氨气浓度达到或超过 25 ppm, 则应激活 6.13.1 规定的声 光报警装置. 当氨浓度降到 25 ppm 以下时, 声光报警装置应可以自动重置.

6.13.2.3 *如果检测到空气中的氨气浓度达到或超过 150 ppm (1/2 IDLH), 则应激活声光 报警装置, 并且按照 6.14.7 规定自动开启事故排风机. 事故排风机一旦开启, 则 应持续运行直至机房内的开关手动重置.

6.13.2.4 *如果检测到空气中的氨气浓度超过探测器的检测上限或 40,000 ppm (25% LFL), 取两者中较小值作为启动报警的浓度, 超过该浓度应启动声光报警 装置, 并按照 6.14.7 规定自动开启事故排风机. 事故排风机一旦开启, 则应持续 运行直至通过机房内的开关手动重置. 此外, 应自动关闭以下机房内的设备电 源： 1. 制冷剂压缩机.

2. 制冷剂泵.

3. 不属于事故控制系统的常闭自动制冷剂阀门.

6.14

通风 6.14.1 *人员滞留区域通风. 在人员密集区域, 通风量应按照不少于 0.5 cfm/ft2 (0.0025 m3/s • m2) 以机房面积计或者每人 20 cfm (0.009 m3/s) 计算, 并取两者中的较 大值作为计算通风量.

6.14.2 一般排气和空调设备. 在按照 6.13.2.2 规定检测到氨泄漏时, 不用于排放氨气的机房排 风机和空调设备应切断电源, 风机风阀关闭.

6.14.3 通风系统. 机房应设置机械通风系统.

6.14.3.1 机械通风系统应按照 6.13 规定与氨泄漏探测装置或温度传感装置联锁启动, 并可手动运行.

6.14.3.2 机械通风系统应不低于 6.14.6 要求的温度控制通风速度以及不低于 6.14.7 要求的事故排气通风速度.

6.14.3.3 机房排风管道仅用于机房.

6.14.3.4 *机房排风口距建筑红线或建筑开口不得小于 20 ft (6 m).

6.14.3.5 机房排风应符合事故排风速度的要求, 以不低于 2500 ft/min (762 m/min) 的风速垂直向上排放.

6.14.3.6 机房内所有通风系统的排风机皆应配备不会产生火花的叶片.

6.14.3.7 *机房室内外的事故排风机的电机应采用完全封闭型. 满足上述要求的电机无需 归入危险场所列表中.

6.14.4 风机选择. 采用多个风机或变频风机可以同时满足 6.14.6 中控制温度的通风要求及 6.14.7 中事故通风要求. 用于温度控制和事故通风的风机的控制, 应保证在事故通风状态 下运行时, 其通风速度大于等于事故通风所要求的速度.

18 IIAR

6.14.5 进气 6.14.5.1 应提供室外新风用于置换室内空气, 并保持机房内的负压状态, 使其与机房相邻 区域(包括室外)压差不超过 0.25 in. (6.4 mm) 水柱.

6.14.5.2 机房内新风引入位置的设计应避免出现短路而直接被排出的情况.

6.14.5.3 对外新风口应用尺寸不小于¼ in.的防腐滤网或用相同功能的装置覆盖.

6.14.5.4 对外新风口的位置应保证室外空气未受污染.

6.14.5.5 机房新风口仅用于机房进风.

6.14.5.6 电动百叶窗或风阀, 不得在断电后处于打开位置.

6.14.5.7 不得由直接对外的开口或在风道上开口进风, 应由风机或带管道的风机提供进 风.

6.14.6 温度控制通风 6.14.6.1 温度控制机械通风设计流量应能够限制室内干球温度, 使其不超过 104°F (40°C), 考虑室内环境的机械热效应以及以 1% 设计干球温度进入房内的补充 空气. 可以利用事故通风系统辅助温度控制通风, 反之亦然.

例外：如果机房采取了冷却措施, 或者室内电气设备, 电缆的设计耐受温度达到 104°F (40°C), 那么按照UL清单和《电气规范》相关要求, 可以降低温度控制通 风率.

6.14.6.2 可以根据需要选择运行多风机系统或多速风机用于调节温度控制通风设计流 量.

6.14.6.3 温度控制机械通风需连续运行或者在以下两种情况自行启动：1. 室内设置了 温控器. 2.如温度控制通风设计用于事故通风, 应按照 6.12.2 要求提供手动控 制开关.

6.14.7 事故通风 6.14.7.1 *事故机械通风系统以机房总体积计算换气次数不得小于 30 次/小时, 事故通 风系统可以包括符合 6.14.3.7 和 6.14.6.3 第 2 项要求的温度控制排风风机.

例外：如果获准, 对于限制充注量的制冷系统无需配备事故机械通风; 根据5.3 确定的体积计算值, 该系统中最大独立制冷剂回路全部填充量释放后使机房内 氨浓度升高不会超过 40,000 ppm. 设计人员应给现场提供计算书.

6.14.7.2 事故机械通风应在以下两种情况下启动： 1. 符合 6.13 规定的氨泄漏检测.

2. 符合 6.12.2 要求的手动开关控制.

6.14.7.3 事故通风电源应独立于机房内的设备电源, 且无论机房故障停机控制是否被激 活, 均能持续运行.

6.14.7.4 事故机械通风系统断电或出现故障时, 应传达到监控点.

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6.14.8 *试验 6.14.8.1 机械通风系统试验日程表应根据制造商的建议制定, 也可根据有据可查的经验 资料进行修改. 系统试验应包括氨气探测浓度达到 6.13.2 规定值的通风系统运 行情况, 以及在 6.12.2 规定条件下事故排风控制开关手动开启时通风系统的运 行情况.

6.14.8.2 如果制造商未提供建议, 应至少每年试验2次机械通风系统.

6.14.8.3 报警试验应符合 17.3 规定.

6.15

标识. 应按照本节规定提供标识.

6.15.1 *NFPA 704 标示牌. 安装有制冷系统的建筑物和设施均应按照 NFPA 704 和《机械规 范》设置标示牌.

6.15.2 报警标识. 应按照 17.6 规定提供报警标识.

6.15.3 限制使用的通道的标识. 各个机房入口门上应标有永久标识, 提示仅获得授权的人员方 可进入机房.

20 IIAR

第7章 机房以外区域内的制冷设备 7.1

概述. 按照4.2规定, 氨制冷系统或设备可以安装在机房外的工业, 公众聚集, 商业和大型商用场 所, 但应符合本章的要求.

7.2

非机房空间要求. 氨制冷系统或设备安装在机房外, 安装有此系统或设备的区域应符合本节的规 定.

7.2.1

*间隔. 应利用带有密封门的封闭结构将该区域与其他分类场所分离.

7.2.2

操作许可. 仅获得授权的人员方可操作制冷设备和系统.

7.2.3

*检测与报警. 应按照 17.7.1 规定提供 1 级检测与报警. 检测与报警应符合第 17 章的要 求.

例外： 1. 安装有不含阀门, 阀门组, 设备或设备接头的连续管道的非人员聚集区域.

2. 经获得批准, 有人员长期活动的工业场所的房间和区域应有固定探测器, 报警设备等 类似的应急响应计划措施.

7.3

7.2.4

物理保护. 如果存在物理损坏风险, 应对设备进行防护. 正常运行的含氨设备安装在交通 负荷大且存在碰撞风险区域内, 应按照《消防规范》的要求设置车辆防撞护栏或其它保 护措施.

7.2.5

温度控制通风. 参见 6.14.6.1.

7.2.6

环境兼容性. 应确保设备在安装环境条件下正常运行.

7.2.7

设备区的照明. 参见 5.17.6.

7.2.8

检修. 应符合 5.12 的规定.

7.2.9

屋顶冷风机房. 与内部空间相连通的屋顶冷风机房, 应按照内部空间进行温度控制. 独立 于内部空间的屋顶冷风机房应符合 5.16 的规定.

通风 7.3.1

连接到制冷系统及其相关部分的压缩机的总驱动功率不超过 100 马力 (74.6 千瓦)

7.3.1.1 *按照 4.2.3 第 5 项的规定, 压缩机总驱动功率不超过 100 马力 (74.6 千瓦) 的氨制冷系 统及其相关部分应安装于机房外的工业场所. 该工业场所应符合本节的规定.

7.3.1.2 *紧急事故机械通风应符合本节的规定.

7.3.1.2.1 根据5.3确定的体积计算最大独立制冷剂管道内填充物全部释放后制冷系统中 氨量造成安装有设备的房间或空间的氨气浓度超过 40,000 ppm, 应配备 30 次/小时的紧急事故通风.

例外：经获得批准, 整个房间的紧急事故机械排风可以采用其它方式, 氨气浓度 应低于 40,000 ppm.

7.3.1.2.2 按照 5.3 要求, 作为省略紧急事故机械通风的依据, 设计人员应提供业主获得的 计算书副本.

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7.3.1.2.3 配备紧急事故机械通风系统, 应按照 17.7.3 的规定配备 3 级氨检测与报警, 且 系统应符合 6.14.7.3 和 6.14.7.4 的规定. 检测与报警系统应符合第 17 章的规 定.

7.3.2

室外系统. 制冷系统或设备安装在距离建筑物入口和出口超过 20 ft (6.1 m) 的室外并 且封闭在屋顶冷风机房或其它开放结构中, 应按照 7.3.2 的要求进行自然通风或者按照 6.14 和 7.3.1.2 进行机械通风.

自然通风的自由开口横截面不得小于： F = G0.5 (IP) F = 0.138G0.5 (SI) 其中： F = 自有开口面积, ft2 (m2).

G = 所有部分均安装在围墙或结构内的最大独立回路中氨的质量, lb (Kg).

7.3.3

室内设备基坑 7.3.3.1 如果含氨制冷设备安装在 5 ft (1.52 m) 或更深室内设备基坑中, 应提供 30 次/ 小时的事故通风并且应配备符合 17.7.3 规定的报警系统. 事故机械通风系统应 符合 6.14.7.3 和 6.14.7.4 规定.

7.3.3.2 应在室内设备基坑地板附近提供补充空气. 空气应当被引流到设备附近, 并且远离设备基坑出口.

7.3.3.3 基坑通风需通过与之相连接的房间排风时, 该区域的事故机械通风量应以房间 体积与基坑体积之和作为计算依据.

22 IIAR

第3部分 设备 第8章 压缩机 8.1

概述. 氨制冷压缩机应符合本章的规定.

8.2

设计 8.2.1

设计压力. 最低设计压力应符合5.5的规定.

8.2.2

*容积式压缩机保护. 排气口处应安装有截止阀; 应配备压力释放装置, 防止排气压力 超过压缩机或者压缩机与截止阀之间管道内任何其他设备的最低最大允许工作压力的 10%, 或者满足15.3.7规定的工作压力, 并以两者中的较大值作为最低最大允许工作压力.

8.2.2.1 压力释放装置应排入系统低压侧或者按照 15.5.1的要求排入大气.

8.2.2.2 *应根据压缩机吸入侧最低 50°F (10°C) 饱和吸入温度或设计饱和吸入温度中 较高温度下的压缩机流量确定压力释放装置的型号.

例外： 1. 低压级或增压压缩机：对于仅用于排向高压级压缩机吸入侧的压缩机, 应以相当于设计运行中间温度的饱和吸入温度进行计算.

2. 当满足所有以下条件时, 释放装置的排放量应是压缩机的最低调节流量： a. 压缩机配备自动流量调节. b. 当最小流量不大于压力释放装置设定值的 90% 时, 应启动流量调节装 置. c. 压力限制装置应按照 8.2.4 要求进行安装和设置.

8.2.3

压力释放接头. 型号最小的压缩机的压力释放接头应符合 12.2.3 和 15.4.2 要求.

8.2.4

*限制装置. 压缩机应配备高压排气温度, 低压吸气压力和高压排气压力限制装置. 当压力超出安全范围时, 应停止压缩机运行. 采用强制润滑的压缩机应配备指示型润滑 故障控制, 以防止低油压停机. 除增压压缩机以外, 高压限制装置均应采用手动重置式. 高压限制装置的设置不得超过压缩机制造商的推荐值, 或者压缩机排气侧压力释放装置 设定值的 90%, 并取两者中的较低值作为限制值. 低压限制装置的压力设置应采用以下 压力值较高者： 1. 防止压缩机受损的系统最低设计压力.

2. 压缩机制造商的推荐压力.

8.2.5

防护. 外露旋转部件的防护措施应符合 5.17.2 的要求.

8.2.6

旋转箭头. 如只有一个旋转方向, 应将旋转箭头以浇铸, 标牌, 铭牌或其他类似的方式永 久固定在压缩机框架上.

8.2.7

极限强度. 极限强度要求应符合 5.13.2 的规定.

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8.3

程序/试验. 应以不小于设计压力 1.5 倍的压力对压缩机进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且应 证明压缩机在不低于制造商设计压力时能保持良好的密封性.

8.4

设备识别 8.4.1

压缩机铭牌或标牌至少应包含以下数据： 1. 制造商名称.

2. 制造商序号.

3. 制造商的型号.

4. 生产年份(可以利用序号进行编码).

5. 最高允许工作压力 (MAWP).

6. 最高转速, 单位：转/分钟.

7. 旋转方向; 符合 5.17.2 规定.

8.4.2 8.5

没有配备符合 8.4.1 规定铭牌的压缩机不得使用; 除非所用的压缩机的运行工况极限已 通过制造商的认证, 并且制造商的型号来自铸造号或者类似的许可证明.

压缩机安装. 压缩机的安装应符合本节规定.

8.5.1

压缩机应配备一个或多个阀门, 用于氨排放. 与其它设备装在一起的压缩机可以在设备 其它位置安装抽气接头.

8.5.2

压缩机安装在低温区域时, 应采取防止运行或待机过程中压缩机组或管道内氨冷凝的措 施.

8.5.3

以业主需求及制造商的安装说明作为基本要求, 应考虑预留压缩机基础的空间, 以及灌浆, 地面或者结构与建筑物之间的保温安装空间.

8.5.4

采用变频压缩机, 应遵循制造商的要求以确保变频压缩机在各个频率下运行的稳定性. 当监测到不稳定频率和谐波, 且无法分离开时, 允许将其锁定.

8.5.5

所选制冷压缩机应能够在压缩机制造商规定的设计范围内运行.

8.5.6

*压缩机应配备一个排气止回阀, 单向吸气阀或其它措施, 防止制冷剂, 油或制冷剂-油混 合物回流, 避免压缩机停机时排放管内气体冷凝造成液氨聚集.

例外：设计用于平衡停机的成套系统无需配备吸入或排气止回阀.

8.5.7

设计采用已使用过的压缩机, 均应进行检验, 确认其是否存在因改动, 改装或物理维修而 产生影响压缩机整体性能的因素. 运行前应纠正并验证压缩机的整体性能, 8.5.7.1 进行过改动, 改装或维修的压缩机, 应在运行前由制造厂商或者保险承包人重新 认证, 检查其是否符合压力要求, 重新认证的文件应与制冷管理程序一起保存在 现场.

8.5.8

压缩机应配备压力指示和温度指示装置, 包括但不限于控制显示屏上的仪表或读数, 方 便观察人员目视确定压缩机吸入压力, 排放压力, 油压(如果压缩机采用强制润滑)及排放 温度.

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8.5.9

*高液位停机. 如果压缩机吸入管道直接接到一个容器, 该容器应配备控制装置, 当容器 内氨处于高液位时, 压缩机应停止运行.

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第9章 制冷剂泵 9.1

概述. 制冷剂泵应符合本章的规定.

例外：利用压差输送液氨. 例如泵车滚筒系统. 包含压力容器的传输系统应符合第 12 章的规定.

9.2

设计 9.2.1

最低设计压力应符合 5.5 规定, 当具体应用设计要求更高压力时, 最低设计压力可以根 据需求取值.

9.2.2

*应采取因制冷剂泵及管道受到静液压超压损坏的防护措施.

9.2.3

极限强度要求应符合 5.13.2 规定.

9.2.4

外露旋转零件的防护应符合 5.17.2 规定.

9.2.5

制冷剂泵应适用于其应用工况.

9.2.6

制冷剂泵应配备隔离阀.

9.2.7

制冷剂泵的支架和基础应符合 5.11 的要求.

9.3

程序/试验. 应以不小于设计压力 1.5 倍的压力对制冷剂泵进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且 应证明制冷剂泵在不低于制造商设计压力时能保持良好的密封性.

9.4

*设备标识. 制冷剂泵的制造商应在永久固定在泵上的铭牌至少提供以下信息： 1. 制造商名称.

2. 制造商序号.

3. 制造商的型号.

4. 生产年份(可以利用序号进行编码).

5. 最高允许工作压力 (MAWP).

6. 最高转速, 单位：转/分钟.

7. 旋转方向.

9.5

清除氨的装置. 泵应配备清除氨的装置.

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第10章 冷凝器 10.1

*概述. 冷凝器应符合本章的规定.

10.2

风冷式冷凝器和风冷式减温器. 管片型和微通道型风冷式冷凝器和风冷式减温器应符合本节的 规定.

10.2.1 设计 10.2.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

10.2.1.2 极限强度应符合 5.13.2 规定.

10.2.1.3 风冷式冷凝器和过热蒸气减温器的制冷剂输入管道和输出管道能够自动隔离, 应按照15.6规定对其进行静液压超压保护.

10.2.1.4 外露旋转零件的防护应符合 5.17.2 规定.

10.2.1.5 风机速度不得超过制造商推荐的设计速度极限.

10.2.2 程序/试验. 至少应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对风冷式冷凝器和减温器进行强度试 验, 然后进行泄漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封性能.

10.2.3 设备识别. 设备铭牌或标牌至少应包含以下数据： 1. 制造商名称.

2. 制造商序号.

3. 制造商的型号.

4. 生产年份.

5. 设计压力.

6. 风机旋转方向.

7. 电机功率.

8. 电源：电压, 满载电流, 频率(赫兹)和相位.

例外：与冷凝器组装在一起的风冷式减温器不需要安装铭牌.

10.2.4 间隙. 风冷式冷凝器应按照制造商推荐的适用于机组以及各个进气口和出气口位置的最 小间隙进行安装, 避免短路并保证气流畅通.

10.3

蒸发式冷凝器. 蒸发式冷凝器应符合本节的规定.

10.3.1 设计 10.3.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

10.3.1.2 极限强度要求应符合 5.13.2 规定.

10.3.1.3 蒸发式冷凝器的压力容器应符合第 12 章的规定.

10.3.1.4 蒸发式冷凝器的制冷剂盘管输入管道和输出管道能够自动隔离, 应按照 15.6 规 定对冷凝器进行静液压超压保护.

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10.3.1.5 外露旋转零件的防护应符合 5.17.2 的规定.

10.3.1.6 风机速度不得超过制造商推荐的设计极限.

10.3.2 程序/试验. 至少应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对蒸发式冷凝器进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封性.

10.3.3 设备识别. 设备铭牌或标牌至少应包含以下数据： 1. 制造商名称.

2. 制造商序号.

3. 制造商的型号.

4. 生产年份.

5. 设计压力.

6. 风机旋转方向和水循环泵的旋转方向.

7. 风机和水循环泵的电机额定值.

8. 电源：电压, 满载电流, 频率 (赫兹) 和相位.

10.3.4 间隙. 蒸发式冷凝器应按照制造商推荐的适用于机组以及各个进气口和出气口位置的最 小间隙进行安装, 避免短路并保证气流畅通.

10.3.5 防冻. 在需要采取防冻损的情况下, 应对冷凝器中装有冷却水的容器, 管道采取防冻措施.

10.3.6 溢流与废水排放. 应采取溢流与废水排放措施, 确保溢流和废水不会造成干扰或危害.

10.4

壳管式冷凝器. 壳管式冷凝器应符合本节的规定. 本节设备包括封闭式壳管冷凝器(卧式壳管冷凝 器), 敞开式壳管冷凝器(立式壳管冷凝器).

10.4.1 设计 10.4.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

10.4.1.2 二次冷却侧极限强度要求应符合 5.13.2 规定.

10.4.1.3 壳管式冷凝器的压力容器应符合第 12 章的规定.

10.4.1.4 壳管式冷凝器的制冷剂输入管道和输出管道能够自动隔离, 应按照 15.6 规定对 冷凝器进行静液压超压保护.

例外：如果冷凝器不是压力容器, 应按照 15.3 规定进行静液压超压保护.

10.4.1.5 壳管式冷凝器的二次冷却输入管道和输出管道能够自动隔离, 应按照 15.6 规定 进行静液压超压保护.

10.4.2 程序/试验. 至少应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对壳管式冷凝器进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封性.

30 IIAR

10.4.3 设备识别. 壳管式冷凝器的制造商应在设备铭牌上至少提供以下数据： 1. 制造商名称.

2. _____ 温度下壳侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

3. _____ 温度下管侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

4. _____ 压力下壳侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

5. _____ 压力下管侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

6. 制造商序号.

7. 生产年份.

10.4.4 壳管式冷凝器的安装注意事项. 如果设计允许在安装位置处对冷凝器管进行检修, 则应提供足够的空间以便进行维护或更换.

10.5

板式换热冷凝器. 板式换热冷凝器应符合本节的规定. 本节所含设备包括板壳式和板框式板式换 热冷凝器.

10.5.1 设计 10.5.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

10.5.1.2 极限强度要求应符合 5.13.2 规定.

10.5.1.3 板式换热冷凝器的压力容器, 例如制冷剂装入壳内的板壳式冷凝器用作压力容 器的壳应符合第 12 章的规定.

10.5.1.4 充注氨制冷剂的板片组的制冷剂输入管道和输出管道应能够自动隔离, 板片组 的氨侧应按照 15.6 规定进行静液压超压保护.

例外：如果冷凝器不是压力容器, 应按照 15.6 规定进行静液压超压保护.

10.5.1.5 板片组的非制冷剂工艺流体输入管道和输出管道能够自动隔离, 应按照 15.6 规定对其进行静液压超压保护.

10.5.2 程序/试验. 至少应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对板式换热器进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封性.

10.5.3 设备识别. 生产板式换热冷凝器的制造商应在设备铭牌上至少提供以下数据： 1. 制造商名称.

2. _____ 温度下热侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

3. _____ 温度下冷侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

4. _____ 压力下热侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

5. _____ 压力下冷侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

6. 制造商序号.

7. 生产年份.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

31

10.5.4 板式换热冷凝器的安装注意事项. 如果需要在安装位置处进行检修作业, 则应根据需要 提供足够空间以便拆除和更换冷凝器板.

10.6

套管式冷凝器. 套管式冷凝器应符合本节的规定. 本节阐述的设备为封闭式套管式冷凝器.

10.6.1 设计 10.6.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

10.6.1.2 二次冷却侧极限强度要求应符合 5.13.2 规定.

10.6.1.3 套管式冷凝器的压力容器应符合第 12 章的规定.

10.6.1.4 套管式冷凝器的制冷剂输入管道和输出管道能够自动隔离, 制冷剂侧应按照 15.6 规定进行静液压超压保护.

例外：如果冷凝器不是压力容器, 应按照 15.6 规定进行静液压超压保护.

10.6.1.5 套管式冷凝器的二次冷却输入管道和输出管道能够自动隔离, 应按照 15.6 规定 对其进行静液压超压保护.

10.6.2 程序/试验. 至少应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对套管式冷凝器进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封性.

10.6.3 设备识别 10.6.3.1 生产套管式冷凝器的制造商应在设备铭牌上至少提供以下数据： 1. 制造商名称.

2. _____ 温度下壳侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

3. _____ 温度下管侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

4. _____ 压力下壳侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

5. _____ 压力下管侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

6. 制造商序号.

7. 生产年份.

10.6.3.2 结构类型应符合 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的规定.

10.6.4 套管式冷凝器的安装注意事项 10.6.4.1 如果需要在安装位置处进行检修作业, 应根据需要提供足够的空间以便拆除和更换冷凝 器管.

32 IIAR

第11章 蒸发器 11.1

概述. 蒸发器盘管和微通道换热器应符合本章的规定.

11.2

冷风机 11.2.1 设计 11.2.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

11.2.1.2 极限强度应符合 5.13.2 规定.

11.2.1.3 *制冷剂盘管出, 入口接头处应能够自动隔离, 且应按照 15.6 规定采取措施防止 盘管受静液压超压损坏.

11.2.1.4 外露旋转零件的防护应符合 5.17.2 规定.

11.2.1.5 风机转速不得超过制造商推荐的设计转速极限.

11.2.1.6 连接到蒸发器上的压力容器应符合第 12 章的规定.

11.2.2 程序/试验. 应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对蒸发器盘管进行强度试验, 然后进行泄 漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时盘管能保持良好的密封性.

11.2.3 设备识别. 设备上固定的铭牌或标签上应包含以下内容： 1. 制造商名称.

2. 制造商序号.

3. 制造商型号.

4. 生产年份.

5. 设计压力.

6. 风机旋转方向, 如有提供.

7. 风机电机尺寸, 如有提供.

8. 电动除霜加热器与拍水盘加热器额定值.

9. 电源：电压, 满载电流, 频率(赫兹), 相位.

11.2.4 安装注意事项 11.2.4.1 制造商应提供冷风机入口与出口处通畅气流的推荐间隙.

11.2.4.2 管道暴露在结冰温度环境时, 应采取如倾斜排放管道, 电加热, 管道保温以及人 工清扫等措施来防止凝结水排放管道内部结冰.

11.2.4.3 为防止热空气流动到冷凝液排水盘连接处并产生雾, 各个蒸发器应在冷凝液排 放口处设置横向排水装置.

11.3

壳管式蒸发器 11.3.1 氨制冷剂在壳侧的壳管式蒸发器. 壳管式蒸发器应符合本节的规定.

11.3.1.1 设计

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

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11.3.1.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

11.3.1.1.2 连接到壳管式蒸发器上的压力容器应符合第 12 章的规定.

11.3.1.1.3 制冷剂装入壳内的壳管式蒸发器的管侧输入管道和输出管道能够自 动隔离, 管侧应按照 15.6 规定进行静液压超压保护.

例外：如果蒸发器管侧按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第1部分的规 定进行加工和标记, 则应按照 15.3 规定进行超压保护.

11.3.1.2 程序/试验. 应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的规定对壳管式蒸发器 进行试验; 然而, 至少应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对其进行强度试验, 然 后进行泄漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封性.

11.3.1.3 设备识别. 制冷剂装入壳内的壳管式蒸发器的制造商应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第1部分中相关 “UG” 小节的规定提供数据; 但是任何情况下至少应 在设备铭牌上提供以下数据： 1. 制造商名称.

2. _____ 温度下壳侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

3. _____ 温度下管侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

4. _____ 压力下壳侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

5. _____ 压力下管侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

6. 制造商序号.

7. 生产年份.

11.3.1.4 安装注意事项. 安装注意事项应符合 11.3.2.4 规定.

11.3.2 氨制冷剂在管侧的壳管式蒸发器. 壳管式蒸发器应符合本节的规定.

11.3.2.1 设计 11.3.2.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

11.3.2.1.2 连接到氨装入管内的壳管式蒸发器上的压力容器应符合第 12 章的 规定.

11.3.2.1.3 制冷剂装入管内的壳管式蒸发器的管侧输入管道和输出管道能够自 动隔离, 管侧应按照 15.6 规定进行静液压超压保护.

例外：如果蒸发器管侧按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的规 定进行加工和标记, 应按照第 15.3 节的规定进行超压保护.

11.3.2.1.4 管侧应符合 ASME B31.5 或 ASME B&PVC 第 VIII 节第1部分的规 定.

11.3.2.2 程序/试验. 应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对壳管式蒸发器进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封 性.

34 IIAR

11.3.2.3 设备识别. 制冷剂装入管侧的壳管式蒸发器的制造商应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分中相关 “UG” 小节的规定提供数据; 但是任何情况下至少应 在设备铭牌上提供以下数据： 1. 制造商名称.

2. _____ 温度下壳侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

3. _____ 温度下管侧最大容许工作压力 (MAWP) _____.

4. _____ 压力下壳侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

5. _____ 压力下管侧最小设计金属温度 (MDMT) _____.

6. 制造商序号.

7. 生产年份.

8. 试验压力; 注意试验类型：液压或气动.

11.3.2.4 安装注意事项. 如果设计允许在其安装位置维修蒸发器管, 应根据需要提供足够 的空间以便进行维护与更换.

11.4

板式换热蒸发器. 板式换热蒸发器应符合本节的规定. 本节所含设备包括板壳式板式换热蒸发器. 还包括板框式板式换热蒸发器, 其中传热板片轴向安装于两片压力板之间, 板接头应采用可塑性 材料且为成对板组, 全焊或全镍铜焊于相邻弹性体板组.

11.4.1 设计 11.4.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

11.4.1.2 极限强度要求应符合 5.13.2 规定.

11.4.1.3 连接到板式换热蒸发器上的压力容器, 如连接在氨制冷剂在壳侧的壳管式蒸发 器上的压力容器应当符合第12章中的相关规定.

11.4.1.4 板组的氨制冷剂的输入输出管道可以隔离的情况下, 板组的氨侧应按照 15.3 规定进行超压-释放保护.

例外：如果蒸发器不是压力容器, 应按照 15.6 规定进行静液压超压保护.

11.4.1.5 板组的非制冷剂输入输出管道可以隔离的情况下, 应按照 15.6 规定进行静液压 超压保护.

11.4.2 程序/试验. 应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对板式换热蒸发器进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封性.

11.4.3 设备识别 11.4.3.1 生产板式换热蒸发器的制造商应在设备铭牌上提供以下信息： 1. 制造商名称.

2. _____ 温度下热侧最大容许工作压力 (MAWP)_____.

3. _____ 温度下冷侧最大容许工作压力 (MAWP)_____.

4. 制造商序号.

5. 生产年份.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

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11.4.3.2 生产包括压力容器的板式换热蒸发器的制造商(即氨装入壳内用作压力容器的 板壳式蒸发器)应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分中 “UG” 小节的规 定提供数据.

11.4.4 安装注意事项. 应为蒸发器板的维护或替换提供足够的空间.

11.5

刮板式换热器. 刮板式换热器应符合本节的规定.

11.5.1 设计 11.5.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

11.5.1.2 连接到刮板式换热器上的压力容器应符合第 12 章的规定.

11.5.1.3 刮板式换热器蒸发器的制冷剂输入管道和输出管道能够自动隔离, 蒸发器氨侧 应按照 15.6 规定进行静液压超压保护.

例外：如果换热器蒸发器按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第1部分的规定进行加 工和标记, 则应按照 15.3 规定进行超压保护.

11.5.2 程序/试验. 应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第1部分的规定对刮板式换热器进行试验; 然而, 至少应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对其进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且 应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封性.

11.5.3 设备识别. 制冷剂在壳侧的刮板式换热器的制造商应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分中相关 “UG” 小节的规定提供数据; 但是任何情况下至少应在设备铭牌上提供以 下数据： 1. 制造商名称.

2. _____ 温度下壳最大容许工作压力 (MAWP) _____.

3. _____ 压力下壳最小设计金属温度 (MDMT) _____.

4. 制造商序号.

5. 生产年份.

11.5.4 安装注意事项. 应为设备的维护或替换提供足够的空间.

11.6

夹套罐. 夹套罐应符合本节的规定.

11.6.1 设计 11.6.1.1 最低设计压力应符合 5.5 规定.

11.6.1.2 极限强度要求应符合 5.13.2 规定.

11.6.1.3 连接到夹套罐上的压力容器应符合第 12 章的规定.

11.6.1.4 夹套罐中充注氨的蒸发器的制冷剂输入管道和输出管道能够自动隔离, 蒸发器氨侧应按照 15.6 规定进行静液压超压保护.

例外：如果套管式蒸发器按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的规定进行 加工和标记, 则应按照 15.3 规定进行超压保护.

36 IIAR

11.6.2 程序/试验. 应按照ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的规定对夹套罐进行试验; 然而, 至 少应以不小于设计压力 1.1 倍的压力对其进行强度试验, 然后进行泄漏试验; 且应证明在不低于制造商设计压力时其能保持良好的密封性.

11.6.3 设备识别 11.6.3.1 生产夹套罐的制造商应在设备铭牌上提供以下信息： 1. 制造商名称.

2. _____ 温度下最大容许工作压力 (MAWP) _____.

3. 制造商序号.

4. 生产年份.

11.6.3.2 生产包含压力容器的夹套罐制造商, 例如氨装入壳内用作压力容器的板壳式蒸 发器应按照 ASME B&PVC 第 VIII 第 1 部分相关 “UG” 小节的规定提供数据.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

37

第12章 压力容器 12.1

概述. 压力容器应符合本章规定.

12.2

设计 12.2.1 最低设计压力应符合5.5规定. 氨液由加压氨气从压力容器中输送, 压力容器设计压力应 能够满足最高的可能加压压力值并考虑可能的最低工作温度下的金属一致性.

12.2.2 内径超过 6 in. (15.24 cm) 的压力容器应符合 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的规 定, 包括针对无火压力容器设计, 制造, 检验与试验等方面的具体要求. 内径小于 6 in. (15.24 cm) 的压力容器其极限强度应符合 5.13.2 规定.

12.2.3 对于内径大于 6 in. (15.24 cm) 且内部容积小于 10 ft3 (0.28 m3) 的压力容器, 泄压装置 的管道不得小于 ¾ in. (1.91 cm) 且连接接头不得小于 ½ in. (1.27 cm). 对于内部容积 10 ft3 (0.28 m3) 或更大的容器, 泄压装置的管道不得小于 1 in. (2.54 cm) 且连接接头不得小 于 ¾ in. (1.91 cm).

12.2.4 *压力容器封头应采用热成型或在冷成型后进行应力消除.

例外：主要含油容器, 包括但不限于油分离器, 滤油器, 油冷器及集油器.

12.2.5 用于容器的金属材料设计温度不应超过该容器的最低预期工作温度, 并应在容器铭牌上 打上容器的最低工作温度钢印进行标识.

12.2.6 *压力容器受外部腐蚀的应用中, 容器在设计过程中应符合不低于 1/16 in. (0.16 cm) 的防腐余量规定. 按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的要求, 外部腐蚀余量不包含 在最小容器壁厚内.

12.3

*制造/试验. 压力容器制造商应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的规定对压力容器进行 试验.

12.4

设备标识 12.4.1 压力容器的制造商应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分中相关 “UG” 小节的规定 提供数据; 但是任何情况下至少应在设备铭牌上提供以下数据： 1. 制造商名称.

2. _____ 温度下最大容许工作压力 (MAWP) _____.

3. _____ 压力下最小设计金属温度 (MDMT) _____.

4. 制造商序号.

5. 制造年份.

6. 制造商的型号.

7. 压力容器标识上应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分规定打上容器运行时的 最小设计金属温度(MDMT)钢印.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

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12.5

铭牌安装 12.5.1 铭牌应符合 5.14.4 规定.

12.5.2 压力容器上覆盖保温材料时, 铭牌应安装在获得安装许可的支架上, 避免铭牌被覆盖; 或 者压力容器铭牌位置处的保温应可以拆除, 以便检查铭牌.

12.6

压力容器安装注意事项 12.6.1 应按照 5.12 规定提供压力容器进出接口.

12.6.2 物理防护应符合 7.2.4 规定.

12.6.3 压力容器的支撑应按照 5.11 规定安装.

40 IIAR

第13章 管道 13.1

*概述. 管道应符合本章的要求. 工厂内预制或现场加工的管道其设计, 制造, 检验和试验均应符 合 ASME B31.5 标准, 本章有另行规定的除外.

13.2

管道, 导管, 管件和法兰 13.2.1 *材料. 除本节另有规定以外, 管道材质应符合 ASME B31.5 的要求.

13.2.1.1 ASTM A53-F 型管以及铸铁或锻铁管不得用在封闭式氨制冷系统的承压侧.

13.2.1.2 锌, 铜和铜合金不得与氨接触, 也不得作为与氨直接接触的材料用于加工含氨装 置. 含铜防腐和/或润滑化合物均不得用在氨管接头内.

13.2.2 最小壁厚. 最小壁厚应基于所选管材性质以及设计工作压力, 并应符合 ASME B31.5 的 要求.

例外： 1. 所有尺寸碳钢和不锈钢螺纹管的壁厚至少达到壁厚等级 80.

2. 直径 1-1⁄2 in. 或更小的碳钢管壁厚至少达到壁厚等级 80.

3. 直径 1-1⁄2 in. 或更小的不锈钢管壁厚至少达到壁厚等级 40.

13.2.3 *导管 13.2.3.1 最小导管壁厚应基于所选材料的性质以及设计工作压力或连接管件制造商规定 的要求中的较大者.

13.2.3.1.1 碳钢导管和碳钢压缩管件应仅限用于阀门调节传感导管, 压缩机, 压 缩机撬块及成套系统.

13.2.4 管件 13.2.4.1 对焊管件应匹配管道的壁厚等级.

例外：管件连接管处的壁厚发生变化时, 其壁厚等级应该与管道较厚处的壁 厚等级匹配. 接到壁厚较小管道的管件末端内径应进行机加工或者打磨符合 ASME B31.5 的要求.

13.2.4.2 所有锻钢及铸钢承插焊接和螺纹连接管件至少符合 ASME B16.11 规定的 3000 级.

13.2.4.3 螺纹连接接头不得用于直径超过 2 in. 的制冷剂管道.

例外：泄压装置及其对应的三通阀.

13.2.5 法兰 13.2.5.1 符合 ASME B16.5 规定的法兰应达到 ASME B31.5 的要求, 且法兰磅级应满足 设计工作压力以及设计工作压力下的最高工作温度.

13.2.5.2 应按照 ASME B16.20 或 B16.21 为法兰组选择尺寸恰当的垫圈.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

41

13.3

*制冷剂阀门与过滤器. 用于氨以及润滑剂的所用阀门应符合本节的规定.

例外： 1. 其它设备中含氨腔室内的阀门, 例如螺杆式压缩机中的滑阀.

2. 安全阀.

13.3.1 截止阀位置. 截止阀应安装在的制冷剂管道中以下位置处： 1. 容积式压缩机, 压缩机组或压缩冷凝机组的进出口处.

2. 单独制冷设备的主进出口.

3. 容纳液氨且内部总体积超过 3 ft3 (0.085 m3) 的压力容器的制冷剂进出口.

例外： 1. 可维修设备的各个部分可以安装截止阀, 为成套系统及组合系统部分配备抽空降压 装置, 以便在维修设备某个或某几个部件时能够安全排放或隔离氨.

2. 单个制冷设备通过管道与含有液氨的单个压力容器连接. 例如接入采用重力供液的 蒸发器和氨液分离器直接的连接管道, 不要求安装截止阀.

3. 包含隔离阀的子系统成套设备不要求在对应的每条含氨管道上安装超过一个截止 阀.

13.3.2 设备与系统中的阀门 13.3.2.1 如果制造商明确表明, 阀门正常运行需要采用特殊的垂直, 水平或旋转方向安 装, 系统设计应指出其所需方向.

例外：当系统设计要求阀门的安装不按照制造商要求的方式进行时.

13.3.2.2 *如果确定阀门的安装方向与阀门上标识的正常流向相反, 系统设计时应详细说 明需要的安装方向.

13.3.2.3 阀垫片材质应符合阀门制造商的规范并应达到规定厚度.

13.3.3 *一个止回阀装在其他自动阀门上游, 应提供泄压装置. 维修用液体排放装置应位于止回 阀下游. 静液压超压保护应符合 15.6 规定.

13.3.4 阀组应配备氨排放装置, 以便对过滤器进行维护.

13.3.5 *将设备或装置与系统其他部分隔离以便进行维护或维修的截止阀应能够通过设计或其 它方法进行锁定.

13.3.6 装运, 试验, 操作, 维修或不用待机时应盖住, 堵住, 封住或锁闭将含氨设备或管道接到大 气的截止阀.

13.3.7 系统故障停机程序所需阀门应便于操作, 并按照 5.14.3 和 6.3.3.2 规定进行标记. 如果安装在机房内, 其它阀门的易接近性应符合 6.3.3.1 规定.

13.4

*管道, 吊架, 支架及保温 13.4.1 *管道吊架与支架应能够承受管道重量及任何额外的预期载荷.

13.4.2 制冷剂管道应进行隔离和支承, 防止因振动, 应力, 腐蚀及物理冲击而受损.

42 IIAR

13.4.3 可以采用螺纹热轧钢吊架杆.

13.4.4 锚, 固定点及固定方法应合理设计以满足用于支承施加的负载.

13.4.5 安装好之后不得调整或轴向旋转混凝土膨胀螺栓.

13.4.6 保温管道, 支架设计或保温材料的选择应避免保温层挤压损坏.

13.5

*制冷剂管道位置 13.5.1 建筑内穿过通道区域的制冷剂管道离地高度不得小于 7.25 ft (2.2 m).

例外：如果靠着顶棚安装, 可以在获准区域内将制冷剂管道安装到离地高度小于 7.25 ft (2.2 m) 的位置.

13.5.2 制冷剂管道不得阻碍出口.

13.5.3 制冷剂管道不得安装在电梯井, 升降机井或存在移动物体的垂直通道.

13.5.4 制冷剂管道不得装在密封且公众能够接近的楼梯, 楼梯平台或出口内.

13.5.5 如果对管道进行了防腐保护, 制冷剂管道可以安装在地下.

13.5.6 埋入混凝土地板的制冷剂管道应装在套管内.

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43

第14章 成套系统与设备 14.1

概述 14.1.1 成套系统与设备应符合本章的规定. 设备可以配备机壳亦可以不配机壳. 设备机壳应符 合 5.16 规定.

14.1.2 成套系统与设备应按照第 4-7 章相关规定进行设计, 施工和安装.

14.1.3 *成套系统应按照制造商的规定, 根据设备预期运行工况进行通风设置. 此外, 如有要求, 应通过以下系统设置紧急机械通风： 1. 安装在机房内的成套系统应视为机房设备. 机房的应急机械通风应符合 6.14 规定.

2. 经 4.2.3 第 5 项允许安装在室内且位于机房之外的成套系统应符合 7.3.1 规定.

3. 安装在室外用于人员聚集场所的成套系统应符合 7.3.2 规定. 安装在室外但不用于人 员聚集场所的成套系统不要求提供通风装置.

14.1.4 并入成套系统的设备与装置应符合第 8-17 章的相关规定.

14.2

设计 14.2.1 成套系统的结构应能够支撑所含设备的运行重量.

14.2.2 设备结构应能够承受装运与安装施加的应力. 可以采用临时支架与斜撑. 应提供安装说 明以便进行结构安装.

14.2.3 成套设备的结构应能够承受安装和启动后施加在设备上的负载或应力, 包括雪, 冰, 风及 地震力等环境因素.

14.2.4 成套设备应配备氨的放空阀门接口以便排氨.

14.2.5 成套设备应能够承受最低和最高预期运行环境温度.

14.2.6 *应为手动阀设置通道以便进行操作. 作为系统应急关机程序组成部分的隔离阀应符合 6.3.3.1 规定并且阀门标记应符合 5.14.3 规定.

14.2.7 管道应按照 5.14.5 要求进行标记.

14.2.8 设备应按照 5.14.2 进行标记.

14.2.9 成套设备应配备照明或者有制冷设备的区域应配备照明器具, 地板或平台以上 36 in. (0.91 m) 工作高度处亮度不低于 30 呎烛光 (320 lumens/m2).

14.2.10 需要进入内部进行维修, 维护, 检验或操作的封闭式成套设备应在入口处设置照明控制.

14.3

例外：如果有连续照明, 入口处则无需设置照明控制.

制造 14.3.1 应按照制造商推荐规范对成套设备进行设置, 包括配备恰当的支架并保留足够的间隙.

14.3.2 设备和管道应进行支撑, 以便于运输与安装. 可以采用临时支架和斜撑.

14.3.3 应按照要求设置固定式或临时装配点, 固定相关设备.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

45

14.3.4 安装完成后, 应对管道进行压力试验, 如有泄漏应进行维修. 设备装运时, 内部应充注氮 气或者采取其它制造商批准的措施进行保护, 以便在安装前确认装运及随后存储过程中 未出现泄漏.

14.3.5 电气设备与接线应按照《电气规范》进行安装.

14.3.6 设备包中与制冷系统一起使用的气体燃料装置和设备应按照《机械规范》进行安装.

14.4

报警与检测. 成套系统的检测与报警应符合： 1. 安装在机房内的成套系统应视为机房设备. 检测与报警应符合 6.13 规定.

2. 符合 4.2 规定允许安装在室内且在机房外的成套系统, 应按照 17.7.2 规定配备 2 级检测与报 警.

3. 安装在室外不用于人员聚集场所的成套系统, 不要求提供氨检测或报警.

46 IIAR

第15章 过压保护装置 15.1

*概述. 用于发生火灾或其它异常情况时, 释放超压的泄压装置应符合本章要求.

15.2

*泄压装置 15.2.1 制冷系统至少配备一个泄压装置进行防护.

15.2.2 用于按照 ASME B&PV 第 VIII 节第 1 部分制造的容器的泄压装置应符合该规范以及 本标准的其它相关要求.

15.2.3 泄压装置的所处位置应提供路径进行检验, 维护和维修.

15.2.4 *用于排放蒸气的泄压装置应连接在最高预计液氨液位之上.

例外：集油器及类似应用上的接头应位于容器的最高点.

15.2.5 泄压装置位于制冷区域, 应采取预防措施, 防止水分进入阀体或排气管.

15.2.6 泄压装置的设置 15.2.6.1 泄压装置设置压力不得超过受装置保护的设备的设计压力.

15.2.6.2 与泄压装置串联使用时, 爆破片的设置压力不得超过受爆破片保护的设备的设 计压力.

15.2.6.3 *应提供必要装置, 检测爆破片与其串联的泄压装置之间压力是否因上游泄压装 置泄漏而升高.

15.2.7 泄压装置标记 15.2.7.1 含氨设备的泄压装置应由制造商进行设置和铅封. 泄压装置应由制造商利用 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分要求的数据进行标记. 压力释放装置应由制 造商或具有有效试验资质的公司进行重新设置.

15.2.7.2 应将 60°F 温度下以 SCFM (m3/s) 或磅空气/分钟(千克空气/分钟)为单位的能 力标记到装置上或者根据要求提供.

15.2.7.3 含氨压力容器的爆破片应利用 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分要求的数据 进行标记.

15.3

泄压保护 15.3.1 压力容器以及按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分制造并标记的其他类型设备应配 备经过认证的泄压保护装置.

15.3.2 将在装满液氨条件下运行并且能够利用截止阀与制冷系统其他部分隔离的压力容器应 按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的要求利用经过认证的静液压泄压装置进行保 护. 静液压泄压装置应符合 1 5.6 要求.

15.3.3 泄压装置的尺寸应符合 15.3.7 要求.

15.3.4 内部总容积小于 10 ft3 (0.3 m3) 的压力容器应至少配备一个泄压装置进行保护.

15.3.5 内部总容积不小于 10 ft3 (0.3 m3) 的压力容器应至少配备一个以下装置进行保护：

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47

1. 与三通阀安装在一起的一个或多个双压力泄压装置, 用于试验或维修. 前提是： a. 如果使用双泄压装置, 各个装置均应符合 15.3.7. b. 双泄压装置所用三通阀应设置到完全就位位置(即一侧打开而另一侧关闭). c. 如果使用多个双泄压装置总成, 主动保护容器的泄压装置的容量之和应符合或 超过 15.3.7 的要求.

2. 单独的泄压装置. 前提是： a. 容器能够进行隔离和排空. b. 泄压装置位于系统低侧. c. 系统内其他压力容器应按照 15.3.7 单独保护.

15.3.6 如果泄压装置排入制冷系统其他部分, 接受内部排放的系统部分则应配备能够按照 15.3.7 排放增加的容量的泄压装置并且排入系统的泄压装置应至少配备： 1. 未受背压显著影响的泄压装置 2. 受背压影响的压力释放装置; 这种情况下加到保护系统下游部分的泄压装置设置压 力的阀门设置压力不得超过任何受保护设备的最大容许工作压力并且应遵守： a. 选择保护压力较高容器的泄压装置, 按照 15.3.7 规定进行输送, 不得超出压力较 高容器最低设计压力并考虑背压升高引起的质量流量变化. b. 系统中接受来自保护压力较高容器的泄压装置排放的部分应配备压力释放装 置, 其能力至少是 15.3.7 所需能力与排入系统部分的压力释放装置的质量流量 之和. c. 压力较高容器上所用泄压装置体的设计压力应满足压力容器能够在阀门两个承 压区域内在设计压力下运行.

例外：如果静液压超压保护泄压装置排入由设计用于按照 15.3 排放蒸气的泄压装置保 护的制冷系统其他部分, 静液压超压保护泄压装置的容量则无需与 15.3.7 要求的蒸气容 量求和.

15.3.7 *泄压装置能力确定 15.3.7.1 泄压装置应具有足够质量流量承载能力, 限制受保护设备中的压力升高, 防止灾难性故障. 需要的最低释放能力应取决于受保护设备, 入口压力损失影响 以及产生超压的情形. 该泄压能力包括容器进行清洁操作及工艺负荷引起的热 负荷.

15.3.7.2 确定含氨设备泄压装置能力时应考虑能够造成超压的以下热负荷源. 确定释放 要求时可以采用制造商的数据. 应考虑能够造成超压的所有相关热负荷并且泄 压装置的能力应基于有最大能力要求的情形： 15.3.7.2.1 外燃引起的超压 i. 压力容器

各个压力容器的压力释放装置所需排放能力应采用以下等式确 定：

48 IIAR

C = ƒ · D·L (lb/min)

[C = ƒ · D·L (kg/s)]

其中：

C = 泄压装置所需排放能力 (lb/min空气) (kg/s).

ƒ = 泄压装置的能力系数; 对于氨能力系数是 0.5 (0.04).

[0.5 inch-pounds (IP), 0.04 是国际单位制 (SI)]

D = 容器的外径, ft (m).

L = 容器的长度, ft (m).

当一个泄压装置用于保护不止一个压力容器时, 所需能力应该是 每个压力容器所需能力之和.

ii. 油分离器

每个油分离器所需排放能力应采用以下等式确定：

Cr,os = ƒ·D·L (lb/min)

[Cr,os = ƒ·D·L (kg/s)]

其中：

Cr,os = 泄压装置所需最低能力, lbm/min 空气 (kg/s).

ƒ = 泄压装置的能力系数; 对于氨能力系数是 0.5 (0.04).

D = 油分离器的外径, ft (m).

L = 油分离器的长度, ft (m).

iii. 板式换热器

板式换热器泄压装置的能力应根据换热器最大投影面积利用以 下等式确定：

Cr,板HX = ƒ ·

L2 + W2 · H (lbm/min)

[Cr, 板 HX = ƒ ·

L2 + W2 · H (kg/s)]

其中：

Cr,板HX =板式换热器泄压装置所需最低能力 (lbm/min 空气) (kg/s).

ƒ = 泄压装置的能力系数; 对于氨能力系数是 0.5 (0.04).

L = 板组的长度, (ft) [m].

W = 板组的宽度, (ft) [m].

H = 板组的高度, (ft) [m].

iv. 壳管式换热器

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49

壳管式换热器泄压装置的能力应基于换热器及贮液筒所需能力 之和, 如下：

C = ƒ · (Dv · Lv + Ds · Ls) (lb/min)

[C = ƒ · (Dv · Lv + Ds · Ls) (kg/s)]

其中：

C = 泄压装置要求的排放能力, 单位 lb/min (kg/s) 空气.

ƒ = 泄压装置的能力系数; 对于氨能力系数是 0.5 (0.04).

Dv = 壳管式换热器主容器部分的外径, ft (m).

Lv = 壳管式换热器主容器部分的长度, ft (m).

Ds = 贮液筒的外径, ft (m).

Ls = 贮液筒的长度, ft (m).

v. 产品存储

罐. 对于配备冷却套管的产品储罐, 泄压装置的能力应基于储罐 直径以及冷却套管的高度, 如下：

Cr,罐 = ƒ · D · H (lb/min)

[Cr,罐 = ƒ · D · H (kg/s)]

其中：

Cr,罐 = 泄压装置的额定排放能力, 单位 lb/min (kg/s) 空气.

ƒ = 泄压装置的能力系数; 对于氨能力系数是 0.5 (0.04).

D = 罐的外径, ft (m).

H = 换热器活跃部分的高度(氨供给与返回之间的距离) ft (m).

15.3.7.2.2 *隔离过程中潜在超压情形 i. 容积式压缩机保护. 容积式压缩机的泄压保护应符合 8.2.2 要求. ii. 油冷却换热器. 设计人员应评估潜在超压情形. iii. 静液压超压泄压保护. 静液压超压释放应符合 15.6 要求.

15.3.7.2.3 *内部热负荷引起的超压可能性. 设计人员应评估内部热负荷引起的 潜在超压情形.

15.3.7.2.4 其它潜在超压情形. 设计人员应评估适用于受保护具体设备的其它潜 在超压情形.

15.3.8 *如果可燃物存放在距离机房外压力容器 20 ft (6.1 m) 范围内, 式中泄压装置能力系数ƒ 则应增加到 ƒ = 1.25 (ƒ = 0.1).

50 IIAR

15.3.9 泄压装置的额定排放能力应按照 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分确定. 泄压装置应 按照 15.2.7 进行标记.

15.3.10 临界流量条件下排放的爆破件的额定排放能力应按照以下等式确定： C = 0.64 P1 d2(lb/min) d = 1.25 (C/P1)0.5 ( in.)

[C = 1.1 · 10-6P1 d2 (kg/s)] [d = 959 (C/P1)0.5 (mm)] 其中： C = 额定排放能力, 单位 lb/min (kg/s) 空气. d =入口管, 固定凸缘或破裂构件内径的最小值, 单位 in. (mm).

P1 = 额定压力 (psig) · 1.1 + 14.7 psi [P1 = 额定压力 (千帕表压) · 1.1 + 101.3 kPa].

15.4

提供措施防止破裂构件释放时管道堵住.

泄压装置的连接管道. 排气管应符合本节规定. 向制冷系统外部排放的泄压装置管道不得视为封 闭循环制冷系统组成部分.

15.4.1 *截止阀不得安装在泄压装置入口管道内. 如果安装在泄压装置入口管道内, 释放排气管 道系统设计时应该考虑整个区域截止阀的压降效应. 使用时, 安装在泄压装置下游管道 内的截止阀应在开启状态下锁定, 包括安装在三通阀双释放装置处的截止阀.

15.4.2 如果安装在 12.2.3 规定的压力容器接头与其泄压装置之间的部分包含三通阀, 管道, 管 件, 泄压装置的开口面积不得小于压力释放装置入口的面积. 应确保上游系统的压力损 失不会造成泄压能力低于要求.

15.4.3 对于来自压力释放装置和易熔塞的排放管道, 当管径不超过 6 in. 时, 应采用壁厚等级 不小于 40 的钢管; 管径为 8 in. 或更大时, 应采用壁厚等级不小于 20 的钢管; 当管径为 1-1/2 in. 时, 应采用壁厚等级不小于 40 的不锈钢管; 当管径为 2 in. 及更大时, 应采用壁 厚等级不小于 10 的不锈钢管. 泄压管道的管道材料结构应与本标准内制冷剂管道的材 料相同.

例外： 1. 泄压管道可以采用镀锌或未镀锌 ASTM A53-F 型. 当采用此等级未镀锌管时, 应采用油漆条纹或其它方法进行清楚标识或者进行隔离, 以防止用到制冷系统中.

2. 泄压管道可以采用可锻铸铁 ASTM A197 管件.

15.4.4 来自泄压装置或易熔塞的排放管道尺寸不得小于泄压装置的出口尺寸. 任一泄压装置下 游普通排放管道的最小尺寸和总等效长度应基于会同时排放的所有泄压装置的排放能 力总和计算, 并考虑各个下游部分的压降余量.

15.4.5 如果系统内的管道路以及符合本节规定的其他设备可以容纳运行或维修过程中与系统 其他部分隔离的液氨, 安装应符合 15.6 节规定的适用于静液压热膨胀引起的超压保护要 求.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

51

15.4.6 排放管道应按照 13.4 要求进行支撑.

15.4.7 制冷剂泄压装置或易熔塞通过泄压管道排放到大气中的流体仅应为管道蒸气. 泄压管道 不得用于排放压力释放装置中的静液压或者排放任何其他流体, 例如二次冷却剂或油.

15.5

从泄压装置排放 15.5.1 向大气排放. 泄压装置应按照本节要求直接向室外大气排放蒸气.

例外：作为替代向大气进行排放的方式, 如果获得 AHJ 批准则可以利用以下方法从压力 释放装置排放氨： 1. 通过处理系统排放.

2. 按照 15.5.2 要求, 通过废气处理系统排放.

3. 按照 15.5.3 要求, 通过水扩散系统排放.

15.5.1.1The maximum length discharge piping installed outlet pressure relief 4. The 通过其它获准途径排放.

15.5.1.1 maximum length of of thethe discharge piping installed onon thethe outlet of of pressure relief devices and fusible plugs discharging to the atmosphere shall be determined in devices and fusible plugs discharging to the atmosphere shall be determined in 15.5.1.1 排放到大气的泄压装置和易熔塞出口处安装的排放管道最大长度, 应按照本节 accordance with section. accordance with thisthis section. 规定确定.

15.5.1.1.1 *The design back pressure discharge piping at the outlet 15.5.1.1.1 *The design back pressure in in thethe discharge piping at the outlet 15.5.1.1.1 通过单释放装置排入大气的泄压装置和易熔塞出口处安装的排放管 of pressure-relief devices and fusible plugs, discharging through a single of pressure-relief devices and fusible plugs, discharging through a single 道设计背压应通过采用等式 15.5.1.1.1(1) 或 15.5.1.1.1(2) 确定的管道 relief device to atmosphere, shall be limited by the allowable equivalent relief device to atmosphere, shall be limited by the allowable equivalent length of piping determined Equation 15.5.1.1.1(1) 15.5.1.1.1(2). 允许等效长度限制. length of piping determined byby Equation 15.5.1.1.1(1) or or 15.5.1.1.1(2).

Jovy 7/20/2015 4:12 Jovy 7/20/2015 4:12 PM Formatted: Indent: Formatted: Indent: LeftL

Equation 15.5.1.1.1(1): Allowable relief discharge piping length, English units Equation 15.5.1.1.1(1): Allowable relief discharge piping length, English units 等式 15.5.1.1.1(1)：允许泄压排放管道长度, 英制单位

× lnPo Po 5 5 2 P 2 −2 P 2 d ×dln 0.2146d P0( −0 P2 ) 2 ) 0.2146d P2 P2 ( − L =L = − 2 2 r fCfC 6f 6f

(( ))

r

Equation 15.5.1.1.1(2): Allowable relief discharge piping length, units 等式 15.5.1.1.1(2)：允许泄压排放管道长度, 国际单位制 Equation 15.5.1.1.1(2): Allowable relief discharge piping length, SI SI units

# # Po Po & 5 2 2 −15 −15 d ×dln× ln 7.4381×10 2 ) % % 7.4381×10 d 5 d( P0(2 P−0 P−22 P P2 P(2 ) − − 2 %L%=L = 2 500f ( fCfC 500f r r % % ( $ $ '

& ( ) ( ) (( ( '

Where Where 其中： L = equivalent length discharge piping, ft [m]; L =Lequivalent length of of discharge piping, ft [m]; = 排放管道的等效长度, ft (m); = rated capacity stamped relief device lb/min [kg/s], SCFM Cr C =r rated capacity as as stamped onon thethe relief device in in lb/min [kg/s], or or in in SCFM Cr = 标记在泄压装置上的额定能力, 单位：lb/min(kg/s) 或 SCFM 乘以 0.0764, 或者按照 multiplied by 0.0764, or as calculated in ANSI/ASHRAE 15, Section 9.7.7 for a rupture multiplied by 0.0764, or as calculated in ANSI/ASHRAE 15, Section 9.7.7 for a rupture ANSI/ASHRAE15 标准中 9.7.7 要求对爆破件或易熔塞进行计算, 或者按照装置 member fusible plug, adjusted for reduced capacity piping specified member or or fusible plug, or or as as adjusted for reduced capacity duedue to to piping as as specified byby the manufacturer of the device, or as adjusted for reduced capacity due to piping as 制造商规定的管道进行降低能力调整, 或者按照获准方法估计的管道进行降低 the manufacturer of the device, or as adjusted for reduced capacity due to piping as estimated by approved method; estimated by能力调整. an an approved method; = Moody friction factor fully turbulent flow [See A.15.5.1.1.1(1) and (2)]; ƒ =ƒƒMoody friction factor in in fully turbulent flow [See A.15.5.1.1.1(1) = 完全涡流的穆迪摩擦系数 [参见表 A.15.5.1.1.1(1) 和 (2)]. and (2)];

52

= inside diameter pipe tube, [mm]; d =d inside diameter of of pipe or or tube, in in [mm]; d = 管内径, in. (mm). = natural logarithm; ln ln = natural logarithm; ln = 自然对数. = absolute pressure at outlet discharge piping, [kPa]; P2 P=2 absolute pressure at outlet of of discharge piping, psipsi [kPa]; P2 = 排放管道出口的绝对压力, psi (kPa). = allowed back pressure (absolute) at the outlet pressure relief device, [kPa].

P0 P=0 allowed back pressure (absolute) at the outlet of of pressure relief device, psipsi [kPa].

P0 = 泄压装置出口的允许背压(绝对), psi (kPa).

Unless maximum allowable back pressure is specified relief valve 0) specified Unless thethe maximum allowable back pressure (P0(P ) is byby thethe relief valve manufacturer, the following maximum allowable back pressure values shall used manufacturer, the following maximum allowable back pressure values shall be be used forfor P where P is the set pressure and P is the atmospheric pressure at the nominal elevation 0, a P0, where P is the set pressure and Pa is the atmospheric pressure at the nominal elevation IIAR installation [See A.15.5.1.1.1(3)]: of of thethe installation [See A.15.5.1.1.1(3)]: conventional relief devices, 15% pressure, = (0.15 a. a.forfor conventional relief devices, 15% of of setset pressure, P P=0 (0.15 P) P) + P+ ;Pa;

Tony Lundell 6/29/20 Tony Lundell 6/29/2015

Deleted: (2 (2 Deleted:

Tony Lundell 6/29/20 Tony Lundell 6/29/2015 Formatted: Font:(De Formatted: Font:(Defau Roman, underline Roman, NoNo underline, F

Jovy 7/15/2015 9:45 Jovy 7/15/2015 9:45 PM Formatted: Tabs: 0.

Formatted: Tabs: 0.16" Tony Lundell 8/24/20 Tony Lundell 8/24/2015

Deleted: 2014 Deleted: 2014

Jovy 7/15/2015 9:55 Jovy 7/15/2015 9:55 PM Formatted: Font:10 Formatted: Font:10 pt,

除非泄压阀规定了最高允许背压 (P0), 否则 P0 应采用以下最高允许背压; 其中 P 为设置 压力而 Pa 为装置名义高程的大气压 [参见表 A.15.5.1.1.1(3)]： a.

对于传统泄压装置, 设置压力的 15%, P0 = (0.15 P) + Pa.

b.

对于平衡泄压装置, 设置压力的 25%, P0 = (0.25 P) + Pa.

c.

对于爆破件, 易熔塞及先导操作泄压装置, 设置压力的 50%, P0 = (0.50 P) + Pa. 对于易熔塞, P 应该是易熔塞标记的熔点温度下饱和绝对压力或者氨临界压力 中较小者.

当预期同时 (参见15.4.4) 运行的两个或多个泄压装置或易熔塞的出口连接到共用排放 管道, 共用管道的尺寸应足够大, 能够防止各个泄压装置处出口压力超过按照以 上项目 a, b 和 c 确定的最大允许出口压力 (P0).

15.5.1.2 排入大气的泄压装置排放管道的终端位置离地高度不得小于 15 ft (4.6 m), 并且距离窗户, 通风入口或出口不得小于 20 ft (6.1 m).

15.5.1.3 排入大气的泄压装置排放终端距离仅在维修与检验过程中占用的屋顶不得小于 7.25 ft (2.2 m). 如果较高相邻屋顶平面与泄压排放装置的水平距离小于 20 ft (6.1 m), 排放终端位置距离较高相邻屋顶的高度则不得小于 7.25 ft (2.2 m).

15.5.1.4 允许排放管道与仅在维修与检验过程中占用的平台平面之间的距离小于 7.25 ft (2.2 m), 例如上冷凝器猫道.

15.5.1.5 *排放终端位置应向上且经过合理设置后避免向附近的人员喷洒氨.

15.5.1.6 排入大气的泄压装置的排放管道应配备必要装置, 排出管道内的水分.

15.5.2 燃放系统. 如有安装, 燃放系统应进行试验证明其符合设计.

15.5.3 通过水扩散罐排放. 如果泄压装置排入水罐, 水罐尺寸应确保容纳 1 小时内由接 到排放管的最大泄压装置排出每磅氨所需水的水量 (每千克氨所需 8.3 升水). 应防止水结冰. 泄压装置的排放管应在罐底部放氨, 但不得低于最高液位 以下 33 ft (10 m). 水罐应足够大, 能够容纳水和氨的体积而不出现溢流. 泄压通 气管设计中应考虑水罐内静水头引起的背压效应.

15.6

设备与管道的静液压超压保护 15.6.1 *所需保护. 应为出现任何以下情形时能够被隔离并且可能在隔离部分集聚液氨的设备 和管道部分提供保护装置, 防止液氨静液压热膨胀引起的超压： 1. 正常运行过程中自动进行保护.

2. 以任何方式停机, 包括报警或断电情况下自动进行保护.

3. 待机或季节条件下计划隔离过程中进行保护.

4. 设备或装置故障时能够进行保护.

例外：如果仅在维护或维修操作过程中才会集聚随后引起静液压热膨胀的液体, 则可以 采用工程控制或管理控制或者两种控制方法, 降低或防止超压.

15.6.2 保护方法. 如果需要采取措施防止集聚液氨引起的静液压热膨胀造成的超压, 则至少应 采用以下一种减压方法：

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

53

1. 提供静态封闭装置或止回阀, 向封闭系统其它部分排放.

2. 提供膨胀补偿装置.

15.6.3 使用静态泄压阀. 根据 13.3.5 要求, 静态泄压阀不得用作切断阀.

54 IIAR

第16章 仪表与控制元件 16.1

概述 16.1.1 范围. 仪表与控制元件应符合本章规定.

16.1.2 运行参数监控. 应配备仪表与控制装置, 指示制冷系统与设备的运行参数并且手动或自 动控制系统或设备的启动, 停止和运行. 出现超过业主或操作人员确定的系统临界运行 参数, 仪表与控制装置应发出警报.

16.1.3 文件. 应获得并用文件记录各个控制装置的功能, 顺序和运行设计参数. 业主或运营商应 在现场容易获取的位置保存这些文件.

16.1.4 *停电时氨释放的监控. 应提供措施监控停电时的氨释放浓度.

16.1.5 *进行安全设置的权限. 只允许获得授权的人员修改安全设置. 修改系统运行设置不允许 或者影响安全设置.

16.1.6 电气控制系统. 电气控制系统应符合《电气规范》.

16.1.7 极限强度. 仪表与可视液位指示器的最大容许工作压力应大于等于其所在系统或子系统 的设计压力.

16.2

可视液位指示器. 可视液位指示器, 包括但不限于圆形视镜, 扁平 “钢化玻璃” 线性视镜或观察柱 以及压力表, 均应符合本节规定.

16.2.1 设计与选型 16.2.1.1 可视液位指示器的设计应符合至少以下标准： 1. 符合 16.1.7 规定的极限强度.

2. 采用以性能为基础的压力安全壳体设计, 通过 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分 UG-101 规定的验证试验或实验应力分析进行验证.

16.2.1.2 设计压力不得低于 5.5 规定的压力.

16.2.1.3 视镜式和线性液位指示器均不得安装在存在液压冲击风险的位置.

16.2.2 损害保护. 用于观察容器或换热器等内部氨液位的可视液位指示器, 经过设计和安装应 能够防止出现物理损坏.

16.2.3 *线性液位指示器. 线性液位指示器应配备内止回式切断阀, 并应配备全管长度的保护装 置, 防止玻璃管在各方位的意外破裂.

例外：采用圆形观察镜的液位指示器.

16.2.4 圆形观察镜. 圆形视镜应与氨兼容, 且其厚度和直径尺寸应满足预期应用. 圆形视镜应标 有可追溯序号或采用其它不影响玻璃结构或完整性的标识.

16.3

*电动和气动传感器控制. 在制冷系统中, 发出控制脉冲或信号的传感装置应符合本节规定.

16.3.1 设计. 发出控制脉冲或信号的传感装置的设计压力不得低于 5.5 要求的设计压力. 此外, 传感装置应至少符合：

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55

1. 符合 16.1.7 极限强度要求.

2. 具有可比运行条件下有据可查的装置成功运行的历史数据.

3. 采用以性能为基础的壳体设计确保安全, 通过 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分 UG-101 规定的验证试验或实验应力分析进行验证.

4. 单独列出或作为总成或系统部分列出.

16.3.2 设备标识. 生产电动或气动控制装置的制造商应至少提供以下铭牌数据： 1. 制造商名称.

2. 如果可能, 提供制造商序号.

3. 制造商定义的产品型号.

4. 电源：提供对应的(如果具备)电压, 满载电流, 频率(赫兹)和相.

5. 气动系统：提供对应的(如果具备)控制范围：最高供气压力, 最低供气压力, 要求的 ACFM .

6. 提供对应的(如果具备)流向.

7. 控制装置的特殊特性应标记到铭牌或者随附文件中.

56 IIAR

第17章 氨检测与报警 17.1

范围. “机房” 内氨泄漏检测与报警装置应符合本章及 6.13, 17.2-17.6 的规定. “机房以外区域内” 的氨泄漏检测与报警装置应符合 7.2.3, 7.3.1.2.3 和本章的规定. “成套系统” 的氨泄漏检测与报警 装置应符合 14.4 和本章的规定.

17.2

探测器与报警装置的电源. 氨探测器与报警装置的电源应采用专用分支线路. 如果其他线路电源 中断或制冷设备故障停机, 氨检测与报警系统应能够继续运行. 如果氨检测与报警系统电源中断, 应向受控位置发送电源中断故障信号.

17.3

试验 17.3.1 日程表. 应根据制造商的建议制定氨探测器与报警装置的试验日程表, 除非依据有案可 查的经验可进行修改.

17.3.2 最低试验频率. 如果制造商未提供建议, 氨探测器与报警装置应至少每年试验一次.

17.4

探测器布置. 泄漏检测传感器或者将空气吸入泄漏检测传感器的取样管入口应安装到氨泄漏可 能聚集的位置. 在配备连续排气通风装置的室内, 泄漏检测传感器与取样管的位置应考虑空气向 通风系统入口的流动. 泄漏检测传感器与取样管入口应安装在便于维护和试验的位置.

17.5

*报警装置. 提示用声音报警器的声压级应比平均环境声压级高 15 分贝 (dBA) 且应比安装区域 的最高声压级高 5 分贝 (dBA).

17.6

引导标识. 氨泄漏检测报警装置应利用声光报警装置的引导标示进行标识.

17.7

检测与报警级别. 在标准规定的位置, 氨检测与报警条件应符合本节的规定.

例外：如果获得相关部门批准, 可以将固定式氨泄漏探测器安装到与检测装置不兼容, 具有更高 湿度或其它恶劣环境条件的区域.

17.7.1 1 级氨检测与报警. 1 级氨检测与报警具有以下特征： 1. 室内或区域内至少配备一台氨探测器.

2. 探测器应激活报警, 向监测点报告, 并在浓度达到或超过 25 ppm 时采取纠正措施.

17.7.2 2 级氨检测与报警. 2 级氨检测与报警具有以下特征： 1. 室内或区域内至少配备一台氨探测器.

2. 探测器应激活报警, 向监测点报告, 并在浓度达到或超过 25 ppm 时采取纠正措施.

3. 室内应配备声光报警装置, 当报警器激活时提示仅被授权人员和应急响应人员允许 进入此房间.

17.7.3 3 级氨检测与报警. 3 级氨检测与报警具有以下特征： 1. 室内或区域内至少配备一台氨探测器.

2. 探测器应激活报警, 向监测点报告, 并在浓度达到或超过 25 ppm 时采取纠正措施.

3. 室内应配备声光报警装置, 当报警器激活时提示仅被授权人员和应急响应人员允许 进入此房间. 对于机房, 应在机房各个入口外侧安装额外的声光报警装置.

4. 报警器激活后, 受影响区域内向设备输送液体和高温气体的控制阀应关闭. 应切断室内氨制冷设备的组件-制冷剂泵, 非应急风扇或其它电机的电源.

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57

5. 报警器激活后, 如果需要, 应激活应急排气系统.

58 IIAR

第4部分 附录 附录A (资料性附录) 条文说明 本资料性附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供与标准内规定有关的解释性信息. 标准中需要本附录说 明的章节已在章节编号后面用星号“*”标记, 并且相关附录信息位于编号以 “A” 开头的相应章节内.

A.1.2

本标准不适用于含有氨制冷系统的现有建筑物或设施. 本标准仅适用于新安装氨制冷系 统或设备, 不包括对现有设备的更换或维修.

A.2.2

商用场所：商用场所包括非工业场所的办公, 工作及仓储区域.

成套系统：构成制冷系统大部分的成套系统包括桶泵循环机组, 冷凝机组, 压缩机机组 及冷水机组.

公众聚集场所：公众聚集场所包括但不限于观众厅, 体育馆, 舞台, 舞厅, 教室, 客运站, 餐厅及剧院.

A.4.2

场所分类参见第 2 章.

A.4.2.2

7.2 规定的工业场所的目的是使安装氨设备的区域不必遵守 20 ft 的间隔要求. 例如, 使 用氨的屋顶空气处理机组与安装氨设备的工业生产或存储区域的外开口之间不必有间 隔. 逻辑上, 在工业生产或存储区域的外开口的 20 ft 范围内安装的室外氨设备并不比装 在内部的氨设备危险, 因此可以安装于此范围内.

A.4.2.3

对于安装在工业场所机房外的蒸发器, ASHRAE 15 和通用机械规范一直以来都有要求. 此版本 IIAR 2 包括 ASHRAE 15 和通用机械规范规定的蒸发器例外情况, 无任何改动.

屏蔽泵通常适用于输送所有液体, 但在 IIAR 2 中屏蔽泵被规定为仅适用于输送液氨.

A.4.2.4

规定了适用于非工业场所的最高制冷剂浓度要求 (RCL). RCL 在 ASHRAE 15 中指 “按照 ANSI/ASHRAE 34 确定的空气中制冷剂浓度极限, 用于降低正常使用的封闭空间 内急性中毒, 窒息和燃烧危害的风险”. 4.2.4 用于以与 ASHRAE 相同方式定义 RCL-IIAR 2 标准中, 制定的 RCL 为 300 ppm. ASHRAE 标准中氨的 RCL 为 320 ppm.

A.5.2.1

更多关于氨特性与性质的信息参考附录 B (资料性).

A.5.3

本节的规定通常根据 ASHRAE 15 标准制订, 但也有差异, ASHRAE 15 包括通常比空气 重的制冷剂. 氨是比空气轻的气体并且 IIAR 2 规定阐述了此差异.

A.5.3.1

为确定如何将互联空间作为单独或单一空间进行处理, ASHRAE 15 确认永久墙壁开孔, 包括门, 通道和输送机开口. 在设计阶段, 涉及考虑确定产生互联空间的物理开口是否能 够在建筑使用寿命期间可靠保持畅通.

此外, 如果采用计算程序, 按照 7.3.1.2, 确定降低可燃浓度风险是否需要事故通风, 确定 互联空间时应特别保守. 需要事故通风的阈值基于空间内 40,000 ppm 的计算平均浓度, 该浓度为可燃下限的 25%, 并且此平均浓度与局部区域内更高浓度有关联. 如果这些区域内天花板高度处可以采用燃料加热器和普通灯具等点火源, 提供高度可靠 性的计算将十分重要, 确保点火源可能存在的位置处不会达到可点燃浓度.

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59

A.5.3.3

为泄漏事故的最小空间提供最不利情况分析.

A.5.3.4

如果挡板可能阻挡两个房间或空间之间的气流, 评估氨泄入没有遮掩的最小空间的最不 利情况时则不宜将这些空间视为已连接. 防火挡板, 防烟挡板以及兼具这两项功能的挡 板为常开并且仅在发生火灾时才会关闭, 不会在发生氨泄漏时关闭; 本节并不适用于氨 泄漏与火灾同时发生的情形.

A.5.5

应注意 ASHRAE 15 包括制冷系统设计压力不应超过制冷剂临界压力的要求, 除非运行, 待机或装运工况下预计可能出现更高压力. 如果是氨, 临界压力则是 1636 psig, 远超过任 何系统的设计压力; 因此, 在 IIAR 2 与此规定并不相干并且不包含此规定.

A.5.5.1.1

此要求用于避免由于正常运行压力水平和导致停机或泄漏的异常或事故工况下可能产 生的压力水平之间缺乏缓冲区而导致意外停机或泄漏.

A.5.5.2.2

采用本节规定时, 应考虑的待机工况包括维护, 停机和断电.

A.5.7.1.2

可能的污染物为空气和水. 然而, 氨制冷系统中可能或通常存在微量污染物时, 钢管或容器等材料不会出现严重腐蚀.

A.5.8 15.5.1

列出了非冷凝气体向大气排放的各种允许方法, 包括未具体陈述限额的其它获准方法. 这些其它方法应包括将气体排入水吸收塔.

A.5.10.1

也可以采取保温措施, 根据业主的要求和当地节能要求用于节能目的. 更多关于管道保 温的信息请参考 IIAR《管道手册》.

A.5.12.1

各种机械设备的通道要求参考《统一机械规范》第 3 章和《国际机械规范》第 3 章. 此 外, 《统一机械规范》第 11 章包括适用于氨制冷设备的特殊通道规定. 本节要求设备的 设计与安装应考虑到可维修性, 包括维修工具所需间隙以及类似可维修性规定. 更多关 于接近可维修设备的规定扶梯信息参考 OSHA 29 CFR 1910.24.

A.5.12.3

举例需要维护或功能测控测试的设备, 包括液位指示器, 浮球控制器和高压控制器.

A.5.12.5

如果可维修设备的多个部件便于利用单套手动隔离阀进行隔离, 单套阀门的使用应满足 本节意图.

A.5.13.2.2

此要求与规范载冷剂的 ASHRAE 15 一致. 参考 ASHRAE 15 的 9.11.1.

A.5.14.2

标签指南参考 IIAR 第 114 号布告.

A.5.14.3

如果发生影响阀门在事故停机程序中操控的修改, 应审核并更新阀门图表. 例如阀门的唯一性标识, 包括标签和符号.

A.5.14.4.2

按照符合《欧洲压力设备指令 (PED)》要求的国家法规, 应采用的国际标准为 EN 13445第 1-5 部分.

A.5.14.4.3

附录 D (资料性)提供了复制铭牌的更多信息.

A.5.14.5

氨管道与设备的标识指南参考 IIAR 第 114 号公告.

A.5.14.6

IIAR 2 不要求采用风向标. 然而, 有时候也会提供与EPA或 OSHA 应急方案和相应程序 一起使用. 参考 2001 年 8 月份出版的 EPA 警示 550-F-01-1999.

A.5.17.2

例如需要保护的运动部件, 包括轴, 皮带, 皮带轮, 飞轮和联轴器.

A.5.17.4

二手设备包括重新安装或购买的二手设备.

60 IIAR

A.5.17.5

更多关于结构负荷要求的信息, 参考《建筑规范》和《机械规范》, 还可参考 5.11.

A.5.17.6

更多信息, 参考 OSHA 29 CFR 1926.56.

A.5.17.7

《建筑规范》提供了适用于出口的综合规定, 但是具体涉及氨制冷设施的是接近安装管 道和设备区域内设备所需最低净高度和宽度. 设计人员应注意确保在设计中保持《建筑 规范》规定的适用于走廊的最小净高度和宽度规定. 参考 2015《国际建筑规范》1018.5 例外以及 1003.2 和 1003.3.

A.6.2.1

如需了解与门相关的要求, 请参考 6.10.2; 如需了解与管道穿过有关的信息, 请参考6.6.2. 还可参考第2章内“密闭结构”和“密闭门”的定义.

A.6.3.3.1

如需了解关于梯子通道的信息, 请参考 29 CFR 1910.27.

A.6.13.2.2

可以利用闪光灯或其它与众不同的可视信号装置提供可视报警.

A.6.13.2.3

此版本修改了启动事故通风的阈值. 前版本和典型的机械规范规定：应在氨浓度超过 1,000 ppm 时启动事故通风. 1,000 ppm 是防止在寒冷气候区域内因泄漏检测器检测到小 泄漏或与维修有关的小泄漏而使大量的室外低温空气涌入机房, 可能会对设备造成严重 损坏.

A.6.13.2.4

任何用于应急控制的阀门宜保持通电状态. 例如, 安装作为附件I规定的应急压力控制系 统一部分的常闭阀门宜保持通电, 以便应急系统按照预期目的运行.

A.6.14.1

此要求与人员的最低通风量有关, 与适用于机房的典型机械规范中的当前要求一致; 但 是本文中扩大范围允许在能够证实自然通风满足最低换气要求的场所内使用自然通风.

A.6.14.3.4

当选择向大气排放的位置时, 最好选择会最大程度降低发生氨泄漏时产生损害或危险风 险的位置. 宜考虑建筑物周围的自然气流, 盛行风以及周围结构.

A.6.14.3.7

机房内风机不需要满足安装在 I 类第 2 部分环境中的规定, 原因是如果含氨区域内电气 设备具有足够机械通风,《电气规范》则不要求按危险位置对待. 尽管如此, 为了谨慎起见, 本标准要求对机房内的风机电机进行额外防护.

A.6.14.6.1

确定干球温度请参考 ASHRAE《手册-基本原理-第 14 章-气候设计信息》.

A.6.14.7.1

本节规定的 30 次换气要求基于 IIAR 技术论文 5-2005“工业制冷系统的机房通风： 合理工程分析”中记录的研究部分; 随后在 2008 年加利福尼亚 Fort Ord 发生一次全面 泄漏事故, 泄漏事故复制了一次全面破裂, 涉及压力为 90 psig 的 1/2 in. 液管. IIAR 特别 任务小组审核了此信息以及其它信息, 接受每小时换气 30 次作为氨机房事故通风的规 定设计基础. 每小时换气 30 次的要求于 2010 年 8 月作为 2008 年版 IIAR 2 附录 A 的 一部分获得ANSI的批准, 并且自此以后纳入典型机械规范.

需要注意每小时换气 30 次的要求是一个规定值, 足以将可能发生的泄漏事故造成的室 内平均氨浓度限制在 40,000 ppm. 该值相当于氨可燃下限的 25%. IIAR 2 将此规定值纳 入不宜视为排除设计工程师根据具体设施的工程分析计算机房通风的替代方案选项. 按 照 1.3.2 规定可以采用此类替代方案.

附录 K (资料性)规定了确定事故通风率的计算举例.

A.6.14.8

有时候可以考虑和氨检测设备的测试与校准一起安排事故通风系统的测试日程. 如果已 有足够测试数据或者已积累足够测试数据支持少试验即可确保通风设备可靠性, 则可以降低测试频率.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

61

A.6.15.1

《国际机械规范 (IMC)》表 1103.1 规定了 NFPA 704 标示牌上应提供的严重性指定程 度, 其区别于基于点火风险的室内和室外位置. IMC指定室内位置的健康, 火灾和反应度 为 3-3-0 而室外位置为 3-1-0. 如需了解关于机房符号的更多信息也可以参考附录J.

A.7.2.1

本节中引用与其它场所的间隔用于与《机械规范》定义的场所建立关联; 这些场所不同 于《建筑规范》中列出的场所.《机械规范》和 IIAR 2 中的工艺与存储区域视为 “工业” 场所, 例如本节规定的间隔要求利用密闭结构和密闭门将行政办公室与工艺, 存 储区域隔间隔开. 通常, 相对于制冷承包商的总承包商将负责达到此要求.

A.7.2.3

例外1：术语“非人员聚集区域”适用于场所内只允许获得授权进行检查或维护的人员 才可以进入的部分.

例外2：由于氨具有自报警性, 利用刺激气味在浓度达到极度危险前提醒占用人员场所 内存在氨, 所以当区域内有人时很容易发现泄漏. 处理氨泄漏的应急行动预案可能取决 于检测和响应泄漏的人员, 而不是固定式检测系统.

“例外 2” 中术语“长期活动”适用于通常每天 24 小时/每星期7天运行的房间和空间, 应确认是否会发生监控偶尔中断的情况, 如在换班和假期可能中断. 如果存在此类中断, 设施则宜采取没有操作人员时监控此区域的措施, 例如安排经过培训的人员定期巡视.

如果适用, OSHA 的 PSM 标准则要求雇主按照 29 CFR 1910.38(a) 的规定为整个装置制 定并实施应急行动预案. 此外, 应急行动预案应包括处理小规模泄漏的程序. 本标准项下 的雇主还应遵守 29 CFR 1910.120(a), (p) 和 (q) 内含有的害废弃物和应急响应规定.

如需关于容纳 10,000 磅氨临界量的设施或者具有国家管理机构规定的更具约束性阈值 的设施的更多信息, 请参考 IIAR 的《工艺安全管理与风险管理程序指南, 第 I 卷和第 II 卷》. 对于氨量低于 10,000 磅的设施或者低于国家管理机构规定的约束性阈值的设施, 请 参考 IIAR 的《氨制冷管理程序 (ARM)》.

在已采用通用机械规范的管辖区域内, 如需使用规定检测以外的其它方法应获得 AHJ 的批准; 原因是机械规范具体要求这些应用采用泄漏检测, 除非其它方案获得批准. 在还未采用机械规范的管辖区域内, 检测方法将由设计人员根据受保护区域的评估按照 1.3.3 的规定确定.

A.7.3.1.1

通过引用 4.2.3 第 4 项, 具体强调本节及与通风相关的规定不适用于按照 4.2.3 第 1–3 项可以安装在机房外的设备.

A.7.3.1.2

如果一个区域内装有多个制冷系统, 计算释放浓度时则可以单独考虑每个系统. 有些情 况下, 设备可能配备机壳用于容纳氨, 并且机壳内可以采用局部通风符合事故通风规定, 代替整个房间或区域的通风. 参考附录 K. 如果获得 AHJ 批准, 可以采用其它系统替代通 风, 包括采用水雾系统或二氧化碳雾化系统.

A.8.2.2

本节要求配备截止阀的容积式压缩机在排气管道上安装尺寸适合压缩机流量的压力释 放装置. 此阀门规格尺寸应能够保证压缩机入口处达到 50°F 饱和吸入温度. 本节假定压 缩机的排气出阀意外关闭, 吸气入阀打开并且高压保护切断不起作用运行或电机启动器 接触器不断开焊接关闭, 所以压缩机无法在排气排放压力超过高压排气阀设置值时关闭. 还假定压缩机吸入侧有足够的制冷剂, 达到 50°F 饱和吸入温度或设计饱和吸入温度中 较大者. 需要说明的是对于设计吸气温度超过 50°F 造成压缩机吸气侧气体密度增加的 氨热泵, 压力释放装置的规格应满足与更高吸气压力相对应的更高质量流量.

附录 E (资料性)描述了容积式压缩机压力释放装置排放容量的可接受计算方法.

62 IIAR

A.8.2.2.2

8.2.2.2 的例外情况允许双级压缩机根据压缩机吸气侧的饱和中间温度确定规格并且只 要符合规定的要求, 则可以在确定阀门规格时采用压缩机最小能级流量.

A.8.2.4

引用的安全控制通常指低压保护和高压保护. 指示型润滑故障控制通常指低油压保护.

A.8.5.6

压缩机设计各有不同. 有时安装一个排气止回阀就足以避免流体积累和回流. 例如, 有些油冷却利用高压氨的设计将会还需要一个吸入止回阀. 通常不采用其他方法, 例如用自动截止阀替代止回阀也是有效的.

A.8.5.9

本节中的要求用于防止压缩机出现液击. 有时设计人员选择配备高液位报警装置, 高液位自动停机前激活以便操作人员能够介入.

A.9.2.2

允许的保护方法宜包括但不限于： 1. 静压或压差压力释放装置, 或 2. 一根连接常开截止阀的泄压管.

释放装置或泄压管的入口接头宜设置在泵壳或者泵入口与出口截止阀或截止止回阀之 间的管段上; 然而, 当止回阀位于泵和其出口截止阀之间时, 释放装置或泄压管入口宜连 接到出口止回阀和截止阀之间的管道上. 此释放或泄压管的出口宜连接到泵吸入截止阀 的上游管段或者泵吸入侧所连接的容器上. 此压力释放装置或泄压管宜位于泵壳外部.

A.9.4

制造商提供的工艺安全信息包括： 1. “氨” 兼容性.

2. 运行条件数据.

3. 性能数据.

4. 施工数据, 包括工作温度下最大允许压力, 试验压力, 轴承类型和叶轮数据.

5. 扬程：压差 (ft, m 或 psi).

6. 叶轮标识 (直径尺寸).

7. Rpm (转速)：固定速度泵转速以及变速泵的最低, 最高和工作转速.

8. 指定叶轮的流量 (最高额定 GPM 或升/分钟).

9. 材质：金属和垫圈.

10. 电机(驱动装置)信息.

11. 电机额定值：电压, 满载电流 (FLA), 频率(赫兹), 相, 输出功率 (马力和/或千瓦).

12. 电热器额定值：电压, 电流, 相, 输出功率 (千瓦).

13. 绝缘等级.

14. 管道尺寸与连接示意图.

15. 泵运行程序描述.

16. 检验与试验验证, 性能和压力试验.

17. 最小电流 (MCA) 和最大过电流保护 (MOCP).

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

63

18. 重量.

19. 装置上旋转方向指示箭头.

A.10.1

冷凝器相对于储液器的位置应能够提供保证氨液正常流动的充足压差. 参考 IIAR《氨制冷管道手册》.

A.11.2.1.3

电磁阀可以提供超压保护.

A.12.2.4

参考附录 H (资料性附录).

A.12.2.6

封闭式氨制冷系统内使用的压力容器不易受内部腐蚀引起的壁厚减薄影响; 然而, 封闭式氨制冷系统内使用的碳钢压力容器易受外部腐蚀影响. 规定适度腐蚀余量的目的 是确保发生外部腐蚀时压力容器具有较长使用寿命. 规定的腐蚀余量防止容器壳板下公 差可能达到或接近设计压力所需壁厚并且没有“额外材料”可用于补偿腐蚀. 此外, 有些容器设计人员可能采用没有“额外材料”可供使用的方式设计接管补强. 这 种情况下, 接管接头附近外部腐蚀造成的壁厚损失会造成容器壁厚减小低于设计压力所 需最低壁厚. 如果壁厚损失造成最小计算壁厚低于要求值, 则压力容器需要更换或者降 级.

业主和/或设计人员应根据容器安装位置了解可能存在的环境腐蚀工况. 采取 1/16 in. 额外最低金属壁的腐蚀余量对在高腐蚀或极端腐蚀环境(例如, 氯化钙卤水溶液附近位 置)下保持要求的最低壁厚至关重要. 在适宜环境中使用并且容器壳和封头设计壁厚经 验证高于 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分要求的最低计算厚度, 业主则可以不采取 1/16 寸的腐蚀余量; 前提是容器涂覆在容器整个使用寿命期间能够进行检验和维护的腐 蚀抑制剂. 可以采用不锈钢减少或消除了适宜环境下外部腐蚀问题. 然而, 众所周知, 放 在腐蚀环境中作业时, 不锈钢容器也会腐蚀. 如果业主申请腐蚀余量例外情况时应该考 虑这一点.

A.12.3

在不采用 ASME B&PVC 标准的情况下, 压力容器应先进行强度试验, 以不小于设计压 力 1.3 倍的压力对压力容器进行静液压强度试验或者以不小于设计压力 1.1 倍的压力进 行空气压力试验, 然后进行泄漏试验; 以确保在不低于制造商的设计压力时能保持严密.

A.13.1

管道应包括管和导管. 符合 ASME B31.5 要求, 适用于工厂预制和现场安装管道.

A.13.2.1

除本文具体描述的材料以外, ASME B31.5 标准中 523.1.2 还允许采用其它材料; 其他材 料应符合 IIAR 2 标准, 由 AHJ 按照证明管道适合使用目的的文件批准. 管道材料更多信 息请参考附录 L (资料性附录).

A.13.2.3

导管用于压缩机润滑管道, 小孔径压力传感管道, 压力泄放管道等.

A.13.3

氨制冷阀和过滤器的制造, 设计与性能要求参考 IIAR 3.

A.13.3.2.2

本节适用于设计人员选择在相反方向安装方向控制阀的情形; 有时候采用此方法, 确保较高防逆流能力.

A.13.3.3

这种阀门布局可能造成液囊.

A.13.3.5

切断阀有时候也被称为截止阀. 没有配备为隔离而用于截断流体的可手动操作和锁闭的 驱动元件的控制阀以及其它阀门, 例如电磁阀和止回阀, 不应归类为切断阀或截止阀.

A.13.4

ASME B31.5 阐述适用于某些管支架和吊架组件, 保护涂层等的指南. 更多信息参考附录 F (资料性附录).

64 IIAR

A.13.4.1

负荷包括氨质量, 保温层, 结霜, 冰, 地震, 风和热负荷.

A.13.5

关于《建筑规范》要求的间隙相关额外信息参考 A.5.17.7.

A.14.1.3

本节用于阐述所有成套系统, 不管制造时, 安装过程中或安装后是否采用机壳.

A.14.2.6

要求配备可直接操作的应急阀是为了能够在紧急情况下快速操作阀门. 相应地, 阀门操 作轮应永久地安装到不能用链条操作的手动应急阀上, 并且操作阀门时无需使用梯子, 凳子或类似辅助装置.

A.15.1

与超压保护有关的额外信息参考附录I(资料性附录).

A.15.2

超压保护应该尽量靠近或者直接安装到压力容器或其它受保护设备上.

A.15.2.4

压力释放保护装置的接头应该安装在压力容器或其它受保护设备上的实际最高点.

A.15.2.6.3

参考 ASME B&PVC 第 VIII 节第1部分, UG-127.

A.15.3.7

注意 SCFM · 0.0764 = lb/min 的干燥空气.

A.15.3.7.2.2

附录 C (资料性)提供了确定油冷换热器上出口堵塞引起的超压的安全泄压阀泄放能力 的方法. 附录 G (资料性)提供确定超压时泄压阀规格的方法.

A.15.3.7.2.3

附录C(资料性)提供确定释放换热器内部热负荷产生的压力的安全泄压阀容量的方法.

A.15.3.8

需注意 IIAR 2 要求“存储”在压力容器 20 ft 范围内的材料采用更高的释放容量系数, 由于在压力容器 20 ft 范围内“存储”材料. 而 ASHRAE 15 要求“用在”压力容器 20 ft 范围内的材料采用更高释放容量系数是由于压力容器 20 ft 范围内“用的”材料. 技术 考虑是压力容器可能更多地接触外部火源, IIAR 2 用增加安全系数来更准确描述压力容 器附近“存储”可燃材料的情形.

A.15.4.1

阀门流通面积大于等于压力释放装置入口流通面积的截止阀也被称为“完全面积截止 阀”(参考 ASME) 并且可以称其为具有“等径孔道”. 压力释放装置入口面积决定着下 游布局能够达到的最小流通能力. 安装在压力释放装置下游的完全面积截止阀通常用于 匹配满足安装点出口下游尺寸较大的管道; 即使它们只需要匹配满足完全面积截止阀的 入口流通面积.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

65

A.15.5.1.1.1

全湍流状态典型穆迪摩擦系数 (ƒ) 参考表 A.15.5.1.1.1(1) 和 A.15.5.1.1.1(2).

表A.15.15.1.1(1) 典型穆迪摩擦系数-钢导管 导管 OD (in.)

DN

ID (in.)

ƒ

3⁄8

8

0.315

0.0136

1⁄2

10

0.430

0.0128

5⁄8

13

0.545

0.0122

3⁄4

16

0.666

0.0117

7⁄8

20

0.785

0.0114

1 1⁄8

25

1.025

0.0108

1 3⁄8

32

1.265

0.0104

1 5⁄8

40

1.505

0.0101

表A.15.5.1.1.1(2) 典型穆迪摩擦系数-钢管 钢管 NPS

DN

ID (in.)

ƒ

1⁄2

15

0.622

0.0259

3⁄4

20

0.824

0.0240

1

25

1.049

0.0225

1 1⁄4

32

1.380

0.0209

1 1⁄2

40

1.610

0.0202

2

50

2.067

0.0190

2 1⁄2

65

2.469

0.0182

3

80

3.068

0.0173

4

100

4.026

0.0163

5

125

5.047

0.0155

6

150

6.065

0.0149

66 IIAR

表A.15.5.1.1.1(3) 安装地标准海拔大气压(帕 海拔高度(ft)

帕(psia)

海拔高度(m)

大气压(kPa)

0

14.7

0

101

500

14.4

150

99.5

1000

14.2

300

97.8

1500

13.9

450

96.0

2000

13.7

600

94.3

2500

13.4

750

92.6

3000

13.2

900

91.0

3500

12.9

1050

89.3

4000

12.7

1200

87.7

4500

12.5

1350

86.1

5000

12.2

1500

84.6

6000

11.8

1800

81.5

7000

11.3

2100

78.5

8000

10.9

2400

75.6

9000

10.5

2700

72.8

10000

10.1

3000

70.1

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

67

A.15.5.1.5

排放终端指泄压管道的最后几英尺. 泄压管道的通气端可以包含防止雨雪进入的设计. 很多设计提供防止雨雪进入的方法. 通气端的设计可以采用 “三通” 扩散器, “双 45 度” 扩散器, “牛角” 式扩散器, “弹簧自动关闭翻盖” 或者 “袜式风帽盖板”. “弹 簧自动关闭翻盖” 用在天然气和拖拉机排气装置上. “袜式风帽盖板” 通常采用安全亮黄, 橘色或红色, 在风帽和泄压管之间固定有一个轻柔绳, 提起时用于限位. 可以采用的另一 种设计方法具有一个全开式通风端点, 作为“外部烟筒延伸”扩散器. “外部烟筒延伸” 扩散器配备泄压终端管道, 在中心向上延伸并进入一个单独的直径较大烟筒. 进入直径 较大烟筒的任何雨雪都会被引到内表面, 向下滴并排到底部的排水孔. 这样雨雪就不会 进入位于内部中心的泄压终端管道.

A.15.6.1

季节条件可能是造成超压的原因, 例如在寒冷的冬天关闭了连接蒸发式冷凝器的氨管道 的阀门.

A.16.1.4

可以采用便携式监控装置监控断电时泄漏的氨浓度.

A.16.1.5

例如可能受未经授权人员不经意影响的系统, 包括事故排气和设备停机控制. 对此及其 他系统, 未经授权人员可能错误地修改与温度, 压力, 流量或容器液位等有关的系统正常 运行设置, 并且无意间影响了报警或事故控制设置.

A.16.2.1.1

基于性能的设计基础可以采用与 ASME B31.5 阐述的一般设计原理一致的分析.

A.16.2.3

线性液位指示器有时指观察柱. 建议线性液位指示器采用 “钢化玻璃” 而不采用管状玻 璃.

A.16.3

本节内容不包括继电器开关, 接触器和启动器.

A.17.5

火警信号装置所需最小可闻度通常为：比平均环境声压级高 15 分贝 (dBA) 并且比装置 安装区域内最高声压级高 5 分贝. 这是保证氨检测报警器的合适声压级有足够的可闻度. 包含一个以分贝为单位的具体声压级的目的是为报警设计提供一个可测量基础, 并且在 有人质疑报警试车时报警声音是否合理够大时判定其可闻度是否合适. 如对此有异议, 则可通过声级计解决.

68 IIAR

附录B (资料性附录) 氨特性与性质 本附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供信息资料, 不包含符合本标准所必需的要求. 本附录未按照 ANSI对标准的制定要求进行处理, 可能包含未经公众审核或共识过程的资料.

B.1

氨特性

本标准中所用术语氨指氮气和氢气结合形成具有 NH3 化学方程式的化合物. 不得与氨水混淆; 氨水指氨气的水溶液. 当本标准引用术语氨时, 指制冷剂级无水氨.

经验显示：氨难以点燃并且正常条件下是一种很稳定的化合物. 大气压下, 需要 840~930°F (450~500°C) (723.2~773.2K) 的温度才会略有分解. 大气压下可燃极限(体积浓度)为氨占空气 15.5% 到 27%. 温度低于 1204°F (651.1°C) (925.3K) 时铁罐中氨-空气混合物无法点燃. 由于氨 具有自报警性, 所以可以用作自身的警告剂, 这样任何人都不会愿意待在浓度达到危险级的环境 中.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

69

B.2

氨的物理性质 英制

普通公制

SI

分子信号

NH3

NH3

NH3

分子重量

物理性质

17.031 lb/lb-mol

17.031 g/mol

17.031 g/mol

一个大气压下的沸点*

-27.99°F

-33.33°C

239.82K

一个大气压下的冰点*

-107.78°F

-77.66°C

195.5K

临界温度

269.99°F

132.22°C

1644 psig

115.6 kg/cm (表压)

588.8 Btu/lb

327.1 cal/g

0.5967

0.5967

临界压力 -28°F (-33°C)(240.15K) 和一个大气压下的潜热 32°F (0°C)(273.15K) 和一个大气压下的蒸气与干燥空气的相 对密度 -28°F(-33°C)(240.15K)和一个大气压下的蒸气密度 -28°F(-33°C)(240.15K)下流体与39.4°F(4.0°C)(277.1K)下水的 比重

0.05554 lb/ft 0.6816

-28°F(-33°C)(240.15K)和一个大气压下的流体密度*

42.55 lb/ft

32°F(0°C)(273.15K)和一个大气压下蒸气的比体积* 一个大气压下空气中可燃极限(体积浓度) 点火温度

3

405.37K 2

11.34 MPa (表压) 1.369 MJ/kg 0.5967

0.8896 kg/m

0.8896 kg/m3

0.6816

0.6816

3

681.6 kg/m

3

681.6 kg/m3

20.80 ft3/lb

1.299 m3/kg

1.299 m3/kg

15.5% 至 27%

15.5% 至 27%

15.5% 至 27%

1204°F

651.1°C

924.13K

0.5184 Btu/lb°F 0.3928 Btu/lb°F

0.5184 cal/g°C 0.3928 cal/g°C

2.1706 kJ/kg K 1.6444 kJ/kg K

1.320

1.320

1.320

3

59°F (15°C)(288.15K) 和一个大气压下气体的比热* 定压(cp) 定容(cv) 50°F (15°C)(288.15K) 和一个大气压下的的比热比k (cp/cv)*

注释：*一个标准大气压 = 14.696 psia (1.0333 kg/cm2 绝对压力) (101.33 kPa 绝对压力)

70 IIAR

附录C (资料性附录) 换热器内负荷泄压阀泄放能力的计算方法 简介 此资料性附录阐述了确定用于第 15 章未明确包含的超压工况的泄压阀泄放能力容量的方法. 当换热器受 内部热负荷或阀门堵塞引起制冷剂压力升高并可能超高时, 此资料信息可以用作确定释放装置泄放能力 的基础性文件换热器于记录可能受内部热负荷或能够导致制冷剂压力高的阀门堵塞引起的超压影响的换 热器压力释放装置容量确定基础. 压力释放装置应有足够的质量流量通过流率承载能力(泄放能力容量), 限制受保护设备中压力上升, 防止出现灾难性故障. 所需最低释放装置最小泄放能力容量将取决于具体受 保护设备以及产生超压的具体情形. 释放装置最大泄放能力高容量不受规范和标准的限制. 然而, 应避免采用尺寸过大的泄压阀, 防止压力释放装置运行不稳定. 尽管此资料性附录中阐述的方法是为预期用于各种制冷设备和运行工况, 但是无法精确地规定说明涵盖 所有情形的释放装置规格尺寸确定与选择标准. 本文所述方法用于说明为具体情形制定压力释放要求可 以遵循的程序. 同样地, 会采用良好工程原则和工程判断. 需要强调：对于所有考虑到的情形, 制冷剂蒸气产生速度应转化为空气质量流量率, 因为所有释放装置的 标定均以空气为基准. 以下小节中阐述不同类型的内部加热换热器的释放量的确定方法.

术语 cp,fluid

= 二次流体热容量 (Btu/lbm-°F) ṁ

cpfluid,CIP

= 就地清洗流体热容量 (Btu/lbm-°F)

C

= 容器释放装置的最小泄放量 (lbm/min空气)

Cr,plate HX

= 板式换热器释放装置的最小泄放量 (lbm/min空气)

Cr,OS

= 油分离器保护用释放装置的最小泄放量 (lbm/min空气)

Cr,tank

= 物料罐换热器保护用释放装置的最小泄放量 (lbm/min空气)

D

= 容器或物料罐的外径 (ft)

Ds

= 贮液器外径 (ft)

Dv

= 壳管式换热器主容器部分的外径 (ft)

f = 制冷剂类型及可燃物是否放在压力容器附近的释放装置泄放能力修正系数

(容量因数值参考 ASHRAE 15 2007) H

= 换热板或壳体的高度 (ft)

hvapor,sat

= 释放装置设置压力下的制冷剂饱和蒸气焓值 (Btu/lbm)

hliquid,sat

= 释放装置设置压力下的制冷剂饱和液体焓值 (Btu/lbm)

L

= 换热容器或板组的长度 (ft)

LMTD

= 对数平均温差 (°F)

L s

= 贮液器的长度 (ft)

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

71

Lv

= 壳管式换热器主容器部分的长度 (ft)

ṁ brine

= 二次流体质量流量 (lbm/min)

ṁ fluid,CIP

= 就地清洗流体质量流量 (lbm/min)

ṁ refrigerant = 制冷剂蒸发速度 (lbm/min) ṁ refrigerant,OC =

油冷却器内蒸发的的制冷剂蒸气的质量流量 (lbm/min)

ṁ refrigerant,tank =

换热罐内蒸发的制冷剂蒸气的质量流量 (lbm/min)

Pr

= 用于确定名义 UA (-) 的流体普朗特数

Pr’

= 用于确定修正 UA’ (-) 的流体的普朗特数

Q

= 换热器热流量 (Btu/min)

QOC

= 油冷却器热负荷 (Btu/min)

Tfluid,CIP,supply = CIP期间流体供液的最高温度 (°F) Trefrigerant

= 制冷剂饱和温度 (°F)

Tref,sat

= 泄压阀设置压力下的制冷剂饱和温度 (°F)

Treturn

= 负荷侧换热器二次流体回液温度 (°F)

Tsupply

= 负荷侧换热器二次流体供液温度 (°F)

UA

= 传热系数-面积乘积 (Btu/min-°F)

UA’

= 修正的传热系数-面积乘积 (Btu/min-°F)

W

= 板组的宽度 (ft)

ε

= 冷剂-物料罐效率(贮罐估计为 0.2

72 IIAR

应用 如果换热器达到 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的要求, 应在设备上标识, 并符合 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分 UG-125 规定的泄压保护. 如果不需要常规的泄压保护, 宜配置合适的“工艺”泄压, 用 于防止异常运行过程中换热器超压. 确定释放保护装置所需最低质量流量的第一步是定义可能造成超压 的情形. 换热器易受物料或其它二次流体流动(例如就地清洗系统)产生的内部热负荷引起的超压影响. 任 一情形下, 释放装置尺寸确定的关键注意事项是确定通过蒸发产生制冷剂蒸气的速度, 产生速度将取决于 热负荷和制冷剂性质(饱和压力-温度关系和蒸发热). 壳管式, 板式和刮板式换热器 当制冷剂侧已与制冷系统断开而二次流体侧仍保持运行时, 很多情况下热能都能够传入换热器. 能够在壳 管式换热器或板式换热器内产生超压的热负荷可以包括但不限于物料产品负荷和就地清洗 (CIP) 负荷. 需要注意温度超过换热器最大容许工作压力 (MAWP) 或压力释放装置设置压力对应的响应饱和温度的 热量源. 如果流体侧最高进入温度低于换热器 MAWP 对应的饱和温度, 压力释放装置的泄放能力可以按 照 IIAR 2 第 15.3 条确定. 如果流体侧最高温度高于换热器 MAWP 对应的饱和温度, 则应估计基于“内 部负荷”的蒸气产生速度, 以确定是否需要提高释放装置的泄放能力. 考虑导致超压的内部热负荷情况的第一步是评估换热器的额定换热量. 下一步是估计不利的负荷条件下 换热器的换热量并确定相应的制冷剂蒸发速度. 最后一步是将估算的制冷剂蒸发量折算成对应的空气质 量流量, 以便选择释放装置. 制冷剂蒸气的产生速度可以通过一组描述设备传热的方程组计算确定, 即给定的方程 (1), 和制冷剂侧与 流体侧的能量平衡方程, 即分别给定的方程 (3) 和 (4). 方程组如下：

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

73

其中： Q

= 换热器热流量 (Btu/min)

UA

= 传热系数-面积乘积 (Btu/min-°F)

LMTD

= 对数平均温差 (°F)

Treturn

= 负荷侧换热器二次流体回液温度 (°F)

Tsupply

= 负荷侧换热器二次流体供液温度 (°F)

Trefrigerant

= 制冷剂饱和温度 (°F)

ṁbrine

= 二次流体质量流量 (lbm/min)

cp,fluid

= 二次流体热容量 (Btu/lbm-°F)

ṁrefrigerant

= 制冷剂蒸气产生速度 (lbm/min)

hvapor,sat

= 释放装置设置压力下的制冷剂饱和蒸气焓值 (Btu/lbm)

hliquid,sat

= 释放装置设置压力下的制冷剂饱和液体焓值 (Btu/lbm)

在含有液体的换热器中, 制冷剂温度 (Trefrigerant) 假定为压力释放装置设置(打开)压力相对应的饱和温度. 制冷剂侧能量平衡的汽化焓 (hvapor,sat – hliquid,sat) 也按压力释放装置设置压力进行计算. 换热器 (Treturn) 流体回液温度基于流体流量和流体回液流程, CIP 设置温度等函数的负荷进行计算. 换热器负荷侧流体质量流量 (ṁfluid) 与负荷侧流体热容量 (cp, fluid) 是同一对象的参数. 换热器的总传热系数-面积乘积(UA)名义值基于设计工况. 方程(1)用于计算估计名义或设计 UA. 一旦确 定名义或设计 UA, 则可以通过进行调整或修正的方法, 用于估算计造成超压的制冷剂蒸气的产生速度. 例如, 如果流体侧流量预计不同于设计工况, 则可以使用基于迪图斯-波尔特紊流传热关联的如下方程式 计算以下关系预计流体不同速度根据其他流体侧流量的修正后的UA修正值.

74 IIAR

其中： UA

= 名义传热系数-面积乘积 (Btu/min-°F)

UA'

= 修正传热系数-面积乘积 (Btu/min-°F)

Pr

= 用于确定名义 UA (-) 的流体普朗特数

Pr'

= 用于确定修正 UA' (-) 的流体普朗特数

此外, 方程 (5) 指明流体设计负荷工况与可能升压和超压等不同工况(例如, 从正常的负载工况到 CIP 清 洗工况)间的关系, 这是确定换热器压力释放保护装置规格的依据. 上述已知信息 (Trefrigerant, hvapor,sat, hliquid,sat, Treturn, ṁfluidp,fluid和 UA) 能够用于同时解方程 (1), (3) 和 (4), 找出剩下三个未知变量：ṁfrefrigerant, Tsupply和 Q. 应关注的是制冷剂蒸气流量, ṁfrefrigerant 表示超压工况下产 生的蒸气质量流率. 一旦计算出来, 产生的制冷剂质量流量率则应利用以下关系式转化为空气的对应同等 质量流量率 (ASHRAE 15 2007, 附录F)：

ASHRAE 15 (2013) 附录C中制冷剂温度取值 510°R (283 K) 而空气温度取值 520°R (289 K).

ASHRAE 15 附录C列出了适用于几种不同制冷剂的常数值 Cair 和 Crefrigerant. 基于制冷剂蒸气质量流量计 算的空气质量流量是内部负荷状况时所需的最小泄放量. 示例：刮板式换热器 一家制造商的刮板式换热器参数： • U ≅ 300 Btu/hr · ft2 · °F • 6 ft2 ≤ A ≤ 14.5 ft2 • 150 psig ≤ MAWP ≤ 250 psig 热负荷取值： • 内部负荷由 160°F CIP 流体产生

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

75

换热器参数： • U = 300 Btu/hr-ft2-°F • A = 14.5 ft2 • MAWP = 150 psig (Δh = 488 Btu/lbm, Tsat,ref = 89.6°F) • TCIP = 160°F

换热器参数： • U = 300 Btu/hr-ft2-°F • A = 14.5 ft2 • MAWP = 250 psig (Δh = 453 Btu/lbm, Tsat,ref = 120.8°F) • TCIP = 160°F

76 IIAR

油冷却器： 如果在油冷却器制冷剂侧断开(阀门关闭)时启动热虹吸式油冷却螺杆式压缩机组, 可能发生超压. 这种情 况下, 压缩机会运行并且向油冷却器排放热量, 造成油温升高后而影响压缩机. 随着压缩机继续运行并将 部分圧缩热通过油排入油冷却器, 直到油温过高, 配置的安全装置使压缩机停机. 螺杆式压缩机组的典型 高油温停机温度大致为 205°F (96°C). 与 205°F (96°C) 高油温停机温度对应的制冷剂温度的饱和压力 为 825 psig (氨). 由于此压力明显高于油冷却器的最高允许工作压力, 造成油冷却器超压. 超压工况下油冷却器制冷剂侧产生的制冷剂蒸气质量流量为

其中： QOC = 设计吸入压力和排放压力下运行且压缩机高温切断限制处对应的供油温度下压缩机产 生的油冷热负荷 (Btu/min) ṁ refrigerant, OC = 油冷却器产生的制冷剂蒸气质量流量 (lbm/min)

hvapor,sat

= 释放装置设置压力下的制冷剂饱和蒸气焓值 (Btu/lbm)

hliquid,sat

= 释放装置设置压力下的制冷剂饱和液体焓值 (Btu/lbm)

确定超压工况油冷却负荷 QOC 的最佳途径是通过压缩机制造商提供的信息. 有些压缩机制造商的电脑选 型程序根据用户输入的设计吸入压力和排放压力, 以及供油温度提供此信息. 在修正(高供油温度)工况下 程序将油冷却负荷结果进行反馈. 可以在这些修正工况下评估作用在油冷器上的油冷负荷, 或者用油冷却 器的满载负荷确定压力释放装置的规格. 可以用高运行工况 (QOC) 产生的油冷却负荷通过方程 (7) 估算制冷剂的质量流量. 然后, 用方程 (6) 将制 冷剂质量流量转化为空气基准, 以便选择压力释放装置. 物料储罐： 现场清洗过程中, 因内部负荷升高而在换热器内产生制冷剂蒸气的情形. 现场清洗过程中, 制冷剂产生速度估算如下：

其中： ṁ refrigerant, tank =

换热器内产生的制冷剂蒸气质量流量 (lbm/min)

ε

= 制冷剂-物料罐的效率 (估计为0.2)

ṁ fluid,CIP

= CIP 流体质量流量 (lbm/min)

cpfluid,CIP

= CIP 流体热容量 (大致为 1 Btu/lbm-ºF)

Tfluid,CIP,supply = CIP 过程中最高流体供液温度 (ºF)

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

77

Tref,sat

= 泄压阀设置压力对应的制冷剂饱和温度 (ºF)

hvapor,sat

= 释放装置设置压力下的制冷剂饱和蒸气焓值 (Btu/lbm)

hliquid,sat

= 释放装置设置压力下的饱和制冷剂液体焓值 (Btu/lbm)

确定制冷剂质量流量后, 通过方程 (6) 得出释放装置的泄放能力(基于空气的相应基准). 两个泄放量中的 较大值作为选用物料罐压力释放装置的依据.

参考文献： ASHRAE 报告,《压力释放装置容量确定》, Reindl, Douglas T. 和 Jekel, Todd B., 工业制冷协会. 威斯康星大学麦迪逊分校, Madison, WI 及美国采暖, 制冷与空调工程师学会, 乔治亚州, 亚特兰大市 (2009).

ASHRAE 15,《制冷系统的安全标准》, 美国采暖, 制冷与空调工程师学会, 乔治亚州, 亚特兰大市 (2013).

78 IIAR

附录D (资料性附录) 压力容器上的复制铭牌 本附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供资料, 不包含符合本标准所必需的要求. 本附录未按照ANSI对 标准的制定要求进行处理, 可能包含未经公众审核或共识过程的资料.

压力容器上的复制铭牌 ASME B&PVC第VIII 节第 1 部分允许压力容器上采用复制(或二级)铭牌. 某些情况下, 复制铭牌可以符 合要求, 特别是原始铭牌可能被保温层遮挡. 经验显示, 尝试通过窗口, 局部拆卸保温, 支架安装等便于查看原始铭牌的方法会降低保温系统的完整性, 导致水分会进入保温层, 进而可能损坏压力容器. 利用复制铭牌有助于防止检查口对容器的损坏以及其它 对保温的有意损坏. 不幸的是, 使用复制铭牌可能造成容器上的铭牌错误(复制). ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分规定：容 器制造商应确保妥善应用复制铭牌. 最简单的方法是让制造商将铭牌焊接到不会被保温层覆盖的支架或 其它永久容器配件上, 也允许进行现场安装. (有些检验机构认为保温层外壳是容器的永久附件, 因此复制铭牌可以安装在保温层外壳上. ) 应严格遵循制造商确保复制铭牌有与原始铭牌一致的程序. 如 果需要进行检查, 则建议记录原始铭牌的位置. 州级容器检验员等检验机构可以在实施保温前要求检验并/或批准复制铭牌和原版铭牌. 很多检验机构会 接受保温容器符合 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分的复制铭牌, 获得授权的检验员可能总是要求检 查原始容器, 包括其铭牌. 特别是当检验员担心容器的物理状态或者质疑复制铭牌的出处时, 检验员可以 要求拆除整个保温系统或任何部分, 以便进行检验. 对保温系统的损坏应及时进行专业维修, 并且宜采取 措施以弥补维修后的保温系统的使用寿命的缩短.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

79

附录E (资料性附录) 容积式压缩机压力释放装置排放能力的计算方法 本附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供资料, 不包含符合本标准所必需的要求. 本附录未按照 ANSI 对标准的制定要求进行处理, 可能包含未经公众审核或共识过程的资料. 经美国采暖, 制冷与空调工程师学会 (ASHRAE) 允许后翻印. 以下计算方法规定了 8.2.2 压缩机压力释放装置要求的排放量.

(E.1)

其中： Wr

= 制冷剂的质量流量, 磅/分钟 (kg/s)

Q

= 压缩机的排气量, ft3/min (m3/s)

PL

= 在压缩机可调节的最小排气量的占比

ηv

= 容积效率 (假定0.9, 泄放压力下实际的容积效率是已知的)

vg

= 制冷剂蒸气的比容 (50°F [10°C] 的饱和吸入温度下的额定值) ft3/lbm (m3/kg)

然后, 找出适用于符合 ASME B&PVC 规范的压力释放装置的空气质量流量中的泄放能力：

其中： rw

= 制冷剂-到-标准空气质量流量转换因数

Mr

= 制冷剂的摩尔质量 (17.0 适用于氨)

M a

= 空气的摩尔质量 = 28.97

Ta

= 空气的绝对温度 = 520°R (289 K)

ca

= 空气的常数 = 356

cr

= 制冷剂的常数 (利用方程 E.4 确定)

Tr

= 制冷剂的绝对温度 = 510°R (283 K)

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

81

其中： k

= 比热比 cp/cv

cp

= 50°F (10°C) 下制冷剂质量为1时制冷剂的定压比热.

cv

= 50°F (10°C) 下制冷剂质量为1时制冷剂的定容比热.

氨的常数如下： k

= 1.422

Mr

= 17.0

c r

= 358.0

rw

= 1.28

示例： 计算 1665 ft3/min (0.7858 m3/s) 的排气量Q的氨螺杆式压缩机的压力释放装置的泄放量. 压缩机配备能量 控制装置, 能够在达到压力释放装置设置压力的 90% 时开始运行, 达到最小流量的 10%.

(假定)

转化为标准的 ft3/min, 其中对于 60°F (15.6°C) 下干燥空气, Va= 空气的比体积 = 13.1 ft3/lbm (0.818 m3/kg), SCFM = 13.1 (58.1) = 761 ft3/min (SCMS = 0.818 (0.439) = 0.359 m3/s).

82 IIAR

附录F (资料性附录) 管道吊架间隔, 吊杆规格和负荷 本附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供资料, 不包含符合本标准所必需的要求. 本附录未按照 ANSI 对标准的制定要求进行处理, 可能包含未经公众审核或共识过程的资料.

F.1

吊杆推荐最大间隔和钢管道的最小吊杆规格参见表 F.1. 进行跨度计算时或者法兰, 阀门, 特殊设 备等集中负荷安装在支架之间时此间隔不适用. 根据MSS SP-58-2009调整的这些表格不适用于 地震, 热应力或其它需要考虑的动负荷.

表F.1

F.2

管道名义规格(in.)

最大跨度(ft)

最小杆径(in.)

Up to 1

7

3⁄8

1 1⁄4 –1 1⁄2

9

3⁄8

2

10

3⁄8

2 1⁄2

10

1⁄2

3

12

1⁄2

4

14

5⁄8

5

16

5⁄8

6

17

3⁄4

8

19

7⁄8

10

22

7⁄8

12

23

7⁄8

14

25

1

16

27

1

18

28

1 1⁄4

20

30

1 1⁄4

热轧圆钢吊杆的最大推荐负荷如下表 F.2.

表F.2 杆径(in.)

最大负荷(lb)

杆径(in.)

最大负荷(lb)

3⁄8

610

1 1⁄2

11 630

1⁄2

1 130

1 3⁄4

15 700

5⁄8

1 810

2

20 700

3⁄4

2 710

2 1⁄4

27 200

7⁄8

3 770

2 1⁄2

33 500

1

4 960

2 3⁄4

41 600

1 1⁄8

6 230

3

50 600

1 1⁄4

8 000

3 1⁄4

60 500

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

83

附录G (资料性附录) 静液压超压释放 本附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供资料, 不包含符合本标准所必需的要求. 本附录未按照 ANSI 对标准的制定要求进行处理, 可能包含未经公众审核或共识过程的资料. 注释：此附录全部采用英制工程单位制.

G.1

背景

当液体封闭在没有气体的密闭容积中时, 可能发生静液压超压. 如果发生, 液体的温度应低于其 沸点.

当封闭式氨制冷系统的某些设备利用阀门或其它方法与系统其他部分隔离时, 润滑油, 载冷剂和 过冷制冷剂等液体可能被截留. 如果这些受限液体温度升高, 由于液体体积弹性模量则造成压力 快速上升. 这种温度和压力升高可能很快, 而相应的液体体积增加速率则相对较慢. 因此, 安装用 于释放产生压力的释放装置无需具备像蒸气释放装置那样的流量.

从业人员发现很小的压力释放装置适用于制冷作业中静液压超压释放的大部分要求. 基于统计 试验数据, 将此类要求量化的可用技术文献几乎都涉及远比制冷作业恶劣的实践场所. 然而, 很 多有管辖权的机构要求计算书或其它证据, 证明静液压超压装置的选型与尺寸的合理性. 这种情 况下, 可接受的良好工程实践是证明具有足够能力用于极端恶劣应用的泄压装置必然足以应付 制冷应用中通常遇到的不太恶劣的条件. 目的是提供足够释放能力, 无需准确确定液体膨胀的程 度. 大多数情况下, 用于此目的的最小泄压阀具有的流量也会比针对极端恶劣条件的计算中发现 的要求要高.

为说明释放上述规定的静液压超压所需孔口尺寸, 确定此类孔口排放面积的方程如下：

其中： A = 要求的有效排放面积, in.2 Q = 流量, 美制加仑/分钟 (GPM) Kd = 有效排放系数 (0.65 适用于静液压超压排放目的) Kw = 背压引起的校正系数 (如果背压为大气压或者阀门仅对穿过阀座的压差响应, 校正系数则为 1.0) Kv = 黏度引起的校正系数 G = 流温下液体的比重 P1 = 上游排放压力, psig P2 = 总背压, psig (排入大气为零)

Q 通过以下关系式确定：

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85

其中： B = 预期温度下, 液体每 °F 的体积膨胀系数 H = 容器, 管道湿裸表面的总吸热, 单位：热量单位/小时 (H = 21,000 A0.82, 其中 A =潮湿表面的总面积, 单位：ft2) G = 流温下液体的比重 C = 受困液的比热, 单位 BTU per lb-°F Kv

按照下面方法确定：

将 Kv 作为雷诺数 (R) 的函数在图 G1 查找, 其中雷诺数定义为如下方程：

其中： Q = 流温下流量, 单位：US GPM U = 赛氏通用粘度秒内流温下的黏度 A = 有效排放面积, in.2(制造商的标准节流孔口面积)

86 IIAR

KV=黏度校正系数

图G.1 黏度引起的容量修正系数 K

R= 雷诺数 黏度造成的容量校正系数, KV 经《油气杂志》(Oil and Gas Journal) 1978 年 11 月 20 日版本允许后, 翻印图 G.1. 版权 1978,《油气杂志》.http://ogj.pennnet.com/home.cfm.

G.2

ASME 压力容器的静液压超压释放

本节内容关于 ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分涉及的容器; 以下称之为 ASME 压力容器.

当 ASME 压力容器装有液态制冷剂并且能够与封闭式氨制冷系统其它部分隔离时, 第 15.6 节 的规则适用. 然而, 当 ASME 压力容器装有无沸腾液体(即-最大正常运行, 维护或待机工况下蒸 气压力低于泄压阀设置值的液体)时, ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分对于静液压超压泄压阀 的具体要求适用： a. 保护 ASME 压力容器的静液压超压泄压阀应标有 ASME UV 规范符号. (规范案例 BC94-620) b. 保护 ASME 压力容器的静液压超压泄压阀应进行认证并适合液体流量. (规范案例 BC94-620) c. 采用的任何液体压力泄压阀至少为 NPS 1/2 in.(UG-128). d. 穿过压力容器与泄压阀之间所有管道, 管件和非重复关闭压力释放装置(如有安装)的开口面 积至少和泄压阀入口相同. 在上游系统内, 压力降不得使泄压能力低于要求或者对泄压阀正 常运行造成不利影响. [UG-135(b)(1)] e. 静液压超压泄压阀的排放管道尺寸应保证可以存在压力并且不会使泄压阀的泄压能力低于 妥善保护容器的需要. [UG-135 (f)]

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87

f. 静液压超压泄压阀应能够正常运行或待机工况下防止压力上升超过最大容许工作压力 10%.

G.3

算例

为说明如何应用这些概念和要求, 以下提供了两个示例, 用于表达承压设备静液压超压泄压阀的 尺寸确定.

注释：这些示例适用于装在油冷器油侧的油而不是制冷剂侧的氨.

示例1：确定 ASME 压力容器用静液压超压泄压阀的尺寸.

以 400 psig 的 MAWP 确定保护直径为 10 in. 且长度为 12 ft 的油冷器所需静液压超压泄压阀.

假定油温为 100°F 并且油黏度为 100°F下 300 赛氏通用粘度秒. 根据油制造商的数据, 体积膨胀系数 (B) 为 0.00043/°F, 比重 (G) 为 0.87 且比热 (C) 为 0.5.

首先, 确定油冷器的湿裸外表面积 (A), ft2：

然后, 确定暴露于最高正常工况下油冷器湿裸面的总热吸收 (H)：

H = 21,000 A0.82

H = 21,000 × (33.8)0.82 = 376,644 Btu/hr

然后, 利用以下关系式确定油体积的增长速率：

Q = 0.00043 · 376,644/500 · 0.87 · 0.5 = 0.74 GPM

这是热输入引起的油体积流量. 通常以水为基础规定静液压超压泄压阀的额定值, 所以此值可以 与设计压差和比重一起使用, 根据 Cv 定义确定泄压所需 Cv.

假定泄压阀会将液体排入泄压保护设置为300psig的系统的另一部分. 为防止任何工况下油冷器 内压力超过 400 psig, 所选静液压超压泄压阀应适合 100 psi 的压差.

因此, 要求的泄压阀 Cv 为：

因此, 所选静液压超压泄压阀的最小 Cv 应选择 0.069.

注意这不适用于入口损失引起的容量降低.

88 IIAR

然后, 水的同等 GPM 体积流量是 0.69 加仑/分钟(用要求的 Cv, 压差100磅和比重1通过解出适 用于 Q 的方程 Cv 确定).

市售适合液体的 ASME 认证泄压阀可以配备 1/2 in. NPT 入口和 3/4 in. NPT 出口. 压差为 100 磅时阀门流量为 25.9 加仑/分钟, 是水同等油体积增加速度的 37.5 倍. 因此, 阀门符合 ASME 流量要求. 根据 ASME 规范, 入口和出口的压力损失总计应是 40 psig, 仍然符合规范的要求.

示例2：确定非 ASME 压力容器用静液压超压泄压阀的尺寸.

以 400 psig 的 MAWP 确定保护直径为 5 in. 且长度为 12 ft 的油冷器所需节流孔口面积.

假定油温为 100°F并且油黏度为 100°F下 300 赛氏通用粘度秒. 根据油制造商的数据, 体积膨胀 系数 (B) 为 0.00043/°F, 比重 (G) 为 0.87 且比热 (C) 为0.5.

首先, 确定油冷器的湿裸外表面积(A), ft2：

然后, 利用下式确定暴露于最高正常工况时油冷器湿裸面的总热吸收 (H)：

H = 21,000 A0.82, 如上所述.

H = 21,000 × (17.48)0.82 = 219,298 Btu/hr.

然后, 利用以下关系式确定油体积的增长速率

然后, 利用图G.1 确定黏度修正系数并利用下式确定雷诺数 (R)：

为计算 R, 需要已知节流孔口面积A的数值. 有趣的是, 利用主方程计算 A, 又需要已知R的数值. 为解决此问题, 应采用迭代法(尝试错误法). 首先, 应估计A的开始值, 以便获得R的初始估计值, 然 后用在主方程中计算 A 的新值. 将A的计算值和A的初始近似值进行比较能够在接下来的迭代过 程中更好地估计 A. 此迭代过程会产生A的一个计算值, 合理接近A的最终近似值. 如果不能, 解方 程则需要更复杂的数学方法.

尝试面积为 0.003068 in.2 的 1/16 in. 孔口.

根据图G.1, Kv = 0.825

假定与系统 (P1–P2) 其他部分的压差为 100 psi.

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89

要求的节流孔口流通面积 (0.00198 in.2) 远小于估算雷诺数时假定的面积 (0.003068 in.2). 因此, 孔口直径为 1/16 in. 的泄压阀则更加充裕.

对于二次迭代, 假定直径为 3/64 的孔口具有 0.0017 in.2 的横截面积. 然后 R 会变为

Kv = 0.85

此面积需求大致比 3/64 in. 孔口的大 13%. 因此, 可以断定：直径在 1/16 in.和 3/64 in. 之间的孔口是理想的, 1/16 in.的孔口则会更加充裕.

G.4

入口管道和出口管道

ASME B&PVC 第 VIII 节第 1 部分要求 ASME 压力容器的静液压超压泄压阀入口管道的截面 积至少等于超压泄压阀入口的截面积. 因为此规范要求阀门至少达到 NPS 1/2 in., 所以也就确定 了最小入口管道. 应遵循适用于更大静液压超压泄压阀的入口管道要求.

在出口管道上, ASME B&PVC 仅要求泄压阀排放管道足够大, 避免使压力释放装置的泄压能力 低于妥善保护容器所需能力.

对于正常超压保护, ASME 允许容器超压比 MAWP 高 10%.

在前述示例中, 热膨胀引起的液体流量很小. 所以, 市售 ASME 验证液体泄压阀的出口管道通常 可以远小于阀门自身的名义出口. 例如, ASME 容器考虑符合 0.74 加仑/分钟的泄压要求. 此应用 建议的泄压阀在出口处采用 3/4 in. 的 NPT 接头. 例如, 如果不锈钢排放管道减小到 1/2 in., 100°F 下名义黏度为 68 厘沲的油雷诺数则小于 60 (57.9). 层流指雷诺数为 2000 或更低时 的流量, 此时摩擦引起的压力损失(单位：psi/100 ft 光滑管道)为：

其中：

V = 流体流速, ft/s

G = 流体比重

R = 流体雷诺数

D = 管内径 ft

90 IIAR

前述示例可以看出, 热膨胀引起的油流量为 0.74 加仑/分钟或 0.1ft3/min. 1/2 in. 不锈钢管道的横 截面流动面积为 1.0085 x 10-3ft2. 因此, 流体速度为：

因此, 通过 1/2 寸不锈钢排放管道压力降将会是：

对于6 ft长典型泄压阀排放管, 摩擦导致的压力降将会小于 3 psig. 由于ASME允许压力容器 MAWP 以上 10% 的超压工况, 所以入口和出口损失总共是 40 psig, 符合 ASME 要求. 因此, 静液压超压泄压阀出口管道可大大减小, 小于很多情况下所选泄压阀的名义出口尺寸.

对于装有不可压缩非制冷剂的非 ASME 设备的静液压超压泄压阀的入口管道和出口管道尺寸, 可以采用完全相同的方法确定. 提供超压保护, 防止环境加热时, 允许超压超过 MAWP的 10%, 但是泄压阀应选定在最大容许工作压力 (MAWP).

静液压压力释放装置可以安装在受保护设备的任何位置. 当用于保护 ASME 容器时, 则应采用 UV 编码符号. 当用于保护非 ASME 容器时, 则应由国家认可批准的测试实验室列出或者采用 UV 编码符号.

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附录H (资料性附录) 应力腐蚀开裂 本附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供资料, 不包含符合本标准所必需的要求. 本附录未按照ANSI对 标准的制定要求进行处理, 可能包含未经公众审核或共识过程的资料.

H.1

介绍

应力腐蚀裂痕 (SCC) 是一个统称, 指在化学环境中承受应力时金属内裂纹的发生及扩大. 应力可能由外部施加的力, 热应力或来自焊接或成形的剩余应力引起.

H.2

背景

存在氨和氧气且受到应力时, 碳钢, 不锈钢和铝容易受 SCC 的影响. 研究表明, 以下因素会导致 SCC： • 材料屈服强度超过 50 ksi.

• 系统中存在氧气.

• 剩余或施加的应力.

• 含水量低于 0.2%.

尽管农业和运输业中确定 SCC 潜在冶金风险已有数年(这些应用中常频繁出现不凝性气体), 但是封闭式氨制冷系统内这种风险相对较低.

H.3

氨制冷系统内的 SCC

封闭式氨制冷系统中并不常出现 SCC, 但是有些个别报道谈到容器和管道内出现 SCC. 由于具 有较高材料屈服强度并且加工后具有较高剩余应力, 所以压力容器更易受 SCC 影响. 由于不凝 性气体聚集增加氧气存在的可能性, 工作压力高并且含水量低的原因, 高压储液器应该更容易产 生 SCC. 但是低压侧压力容器也已发生 SCC. H.5 提出了进一步降低封闭式氨制冷系统中容器 内发生 SCC 风险的建议.

压力容器制造涉及母材机械变形的工艺. 例如, 压力容器壳体通过辊弯成型将平板变成圆筒. 压 力容器的蝶形封头由平板通过冷弯成型或热成型(推荐)工艺冲压而成. 压力容器内部会出现表面 裂纹和其它表面下缺陷; 当存在化学环境和应力时, 缺陷会慢慢扩大. 随着裂纹从内表面发展到 容器外表面, 则会释放应力. 大多数情况下, 到达压力容器壳体外表面前裂纹会自干涉. 当这些裂 纹到达容器壳体外表面时(很少发生), 则会导致“针孔泄漏”. 尽管可以对单个针孔泄漏进行维 修, 但是压力容器易受可能类似发展的其它裂纹产生的蔓延影响.

H.4

检验

不建议封闭式氨制冷系统进行 SCC 监督检验. 首先, 封闭式氨制冷系统中发生 SCC 的频率很 低. 其次, 检验 SCC 指示的最佳途径是湿磁荧光粉检验- 这是一种需要接近压力容器内部的手 动程序. 实际上, 由于不能接近封闭式氨制冷系统内所以无法进行此操作. 此外, 在以后的容器上 增加此种接近能力会增加接近点处发生泄漏的可能性. 第三, 现场经验表明：第 H.5 节中阐述的 步骤对低概率事件进一步降低可能性已很有效.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

93

H.5

抑制氨制冷系统中 SCC 的建议

以下建议用于进一步最大程度地降低封闭式氨制冷系统内所用碳钢容器发生 SCC 的可能性： • 排除不凝性气体：不凝性气体(特别是氧气)的存在增加了发生 SCC 的可能性. 同样地, 首次启 动以及运行和维护过程中应排除系统中的空气. 排除空气还有助于提升系统性能和降低能量消 耗, 大多数情况下, 应用在封闭式氨制冷系统上不是安全原因.

• 降低残留应力：对所有高温容器, 特别是高压储液器以及中间和低温水换热器, 中间冷却器和 回热器等容器进行焊后热处理 (PWHT), 减轻压力容器制造过程(焊接和成型)中产生的剩余应 力. 有些情况下, 例如配备内垫圈的专用容器(专用冷水机), 可能无法进行焊后热处理(PWHT). 这些情况下, 应采用热成型封头制作部件. 其它情况下, 例如油分离器和集油器, 压力容器内表 面上的油膜提供屏蔽层, 防止氧气接触内表面产生 SCC. 这种情况下, PWHT 仍能够指定而提 供更高成本/效益比.

注释：由于 PWHT 可以产生明显剥落, 会造成系统运行问题, 所以规定 PWHT 过程中使用排除 气体能够最大程度减少剥落.

94 IIAR

附录I (资料性附录) 应急压力控制系统 本附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供资料, 不包含符合本标准所必需的要求. 本附录未按照ANSI对 标准的制定要求进行处理, 可能包含未经公众审核或共识过程的资料.

应急压力控制系统设计与安装指南.

I.1

概述 I.1.1

目的. 此技术指南描述了适用于应急压力控制系统 (EPCS) 的要求, 提供压力释放装置运 行前其他要求的安全特征和功能以外从内部减缓制冷系统中超压的方法.

I.1.2

范围. 用作减缓涉及氨制冷系统超压方法的应急压力控制系统宜符合此技术指南的规定.

I.1.3

限制. EPCS不降低或排除其他规范和标准中规定的压力释放装置要求.

I.2

定义

转换阀：指互联不同压力下正常运行的制冷系统两个不同部分的阀门.

应急压力控制系统 (EPCS)：指由压力传感器, 压缩机独立关断控制装置和打开时使系统高压部 分接到系统低压部分的自动控制转换阀构成的系统.

集管：指其他管道连接于上的管道.

高压侧：由承受冷凝器近似压力的机械制冷系统各个部分构成.

低压侧：由承受蒸发器近似压力的机械制冷系统各个部分构成.

压力传感器：指测量氨压力的机械式或电子式装置.

渗漏：指容器压力接近释放压力设置值时可能发生在泄压阀上的制冷剂意外损失, 或者阀门排 放后未重新完全就位可能发生在泄压阀上的制冷剂损失.

区域：指用于识别制冷系统压力等级或温度等级的总称谓. 一个区域将与压缩机或压缩机组以 及符合常用压力等级相关容器有关. 此术语不适用于一个或多个压缩机供冷的单独温控区域或 房间.

I.3

参考标准 I.3.1

I.4

国际防火规范 (IFC), 606.10.

推荐的 EPCS. 每个区域均宜配备 EPCS. 除压力最低的区域以外, 每个 EPCS 宜包含一个转换 阀, 以便将异常高压排入压力较低区域.

I.4.1

设计与安装建议

I.4.2

转换阀接头 I.4.2.1 转换阀宜安装在使各个高压区的压力能够排放到较低压力区的位置. 不同压力 区域之间的连接宜按照以上方式直至系统内所有主要压力区域均与 EPCS 连 接, 符合从高压流向较低压的要求.

I.4.2.2 如果存在多个低压区, 压力最高的低压区宜连接到下一个压力最低的区域.

I.4.2.3 转换阀不宜连接在输送液态制冷机的管道或导管上.

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

95

I.4.2.4 高压转换阀宜从蒸气吸气集管, 压缩机排气集管或其它气体主集管的顶部连接.

I.4.2.5 低压转换阀的连接宜排入接收容器的蒸气空间或者排入用作多接收容器的共用 蒸气集管.

I.4.2.6 制冷系统设计人员宜考虑系统低压部分接收来自 EPCS 转换阀高压排放物的能 力. 转换阀运行不宜造成位于系统低压部分的压力释放装置排放制冷剂.

I.4.2.7 转换阀及连接管和阀门的公称尺寸不宜小于 1 in..

I.4.2.8 与转换阀相关的管道和导管宜独立于任何其他连接, 不宜和压力释放装置处于 同一管道或导管.

I.4.3

转换阀类型与状态监控. 转换阀宜采用开启时全开的类型. 如果阀门电源状态不能轻易 辨识, 则建议安装一个指示灯显示电源是否向阀门供电.

I.4.4

隔离阀 I.4.4.1 各个转换阀宜在两侧各配置一个截止阀, 以便隔离转换阀进行维护.

I.4.4.2 正常运行过程中宜将隔离阀锁定在开启位置.

I.4.5

系统运行 I.4.5.1 EPCS 应设置自动运行模式.

I.4.5.2 如果消防部门要求, EPCS 宜配备能够人工启动的远程开关.

I.4.5.3 EPCS 的布局宜考虑到能够在不超过压力释放装置设置值的 90% 压力下激活.

I.4.5.4 宜配备专用独立的机械式压力开关或者 EPCS 专用机械电子组合压力传感装置 启动各个 EPCS. I.4.5.5 压力传感装置宜连续监控各个转换阀附近制冷系统内的压力.

I.4.5.6 当压力传感器达到 EPCS 激活压力时, 所有以下情形应发生： 1. 向超压压力区域供气的所有压缩机应该以独立于所有其它安全控制装置的 方式停机.

2. 相应转换阀应该打开.

3. 如果系统压力降到 90 psig 以下应该使冷凝器风机和泵停机.

I.4.5.7 宜提供一种方法告知负责制冷系统维护人员 “EPCS 已启动”.

I.4.5.8 一旦 EPCS 已启动, 应保持激活状态直至手动重置.

I.4.6

检验与维护. 应每年对 EPCS 转换阀和隔离阀进行检验和测试, 以验证其正常运行.

I.4.7

书面程序. 应该准备好书面程序, 描述 EPCS 的运行. 程序应该阐述将隔离阀保持在全开 位置的重要性, 除非转换阀在进行维护.

96 IIAR

压力设置点注意事项 通过泄压阀渗漏是阀门压差工况或阀座处有污垢和杂物引起的不良制冷剂损失. 渗漏以每分钟起泡数为 单位进行计量并且可能因制造商, 设计, 阀座材料类型, 释放压差, 泄压排放后收集的污垢量以及泄压阀的 使用时间而变化. 泄压阀设置公差为 +/-3%, 但是当这些排放物长期存储或运行时, 排放物可能已更大公 差开始渗漏. 有些情况下, 当压力升高到排放设置压力 10% 范围内时已发生渗漏. 防止渗漏的其中一种方法是将泄压阀压力保持在其额定压力设置的 90% 或者更低. 当压力预计将超过泄 压阀额定压力设置的 90% 时, 可以选择压力更高气密性的软阀座. 如果泄压阀采用爆破片, 则会减小公 差. 表 I.1 和 I.2 显示了与泄压阀及 EPCS 有关的典型公差和压力.

表I.1 300 psig 系统的典型设置点值和公差 泄压全开 (+10%)

330 psig

+3% 公差

309 psig

泄压阀设置点

300 psig

-3% 公差

291 psig

潜在渗漏点 (-10%)

270 psig

EPCS 设置点 (EPCS 设置点等于或低于渗漏点)

250 psig 到 270 psig

系统设计运行压力 (-25%) 选择泄压阀时系统运行压力应该比泄压阀设置值低25%)

225 psig

压缩机偏移点

225 psig

表I.2 250 psig 系统的典型设置点值和公差 泄压全开 (+10%) +3% 公差 泄压阀设置点 -3% 公差 潜在渗漏点 (-10%) (EPCS 设置点等于或低于渗漏点) EPCS 设置点

275 psig 257.5 psig 250 psig 242.5 psig 225 psig 210 psig 到 225 psig

系统设计运行压力 (-25%) (选择泄压阀时系统运行压力应该比泄压阀设置值低 25%)

200 psig

压缩机偏移点

200 psig

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97

附录J (资料性附件) 机房标识 本附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供资料, 不包含符合本标准所必需的要求. 本附录未按照ANSI 对标准的制定要求进行处理, 可能包含未经公众审核或共识过程的资料. 注意和警告符号参考 ANSI Z535.2. 门指示符号要点： J.1

制冷机房–闲人免进 颜色：黑色文本, 黄色背景 位置：所有通往机房的入口

J.2

注意–氨 R-717 颜色：黑色文本, 黄色背景 位置：所有通往机房的入口

J.3

注意–此区域内应佩带护眼和护耳装置 颜色：黑色文本, 黄色背景 位置：所有通往机房的入口

J.4

警告–报警装置启动时已检测到氨 1. 报警装置启动时立刻离开房间.

2. 仅经过应急培训的人员可进入.

3. 进入时应佩带保护设备. 位置：所有通往机房的入口

J.5

制冷剂停机, 仅供紧急情况下使用 颜色：黑色文本, 橘色背景 位置：机房指定外部主门

J.6

制冷机房：制冷机通风, 仅供紧急情况下使用 颜色：黑色文本, 橘色背景 位置：机房指定外部主门, 也可用于远程开/关/自动通风开关

J.7

NFPA 704–氨消防三角 颜色：黑色文本, 白色, 蓝色, 红色和黄色背景 1. 室内氨制冷设备警告：3-3-0. 包括机房的所有入口.

2. 室外氨制冷设备警告：3-1-0. 适合完全装在室外的设备. 下述机房主门和辅助门例子仅供参考.

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警告 报警装置启动时已检测到氨 1.报警装置激活时立刻离开房间.

2.仅经过应急培训的人员可进入.

3.进入时应佩带保护设备.

制冷机房 –闲人 免进

制冷剂停机, 仅供 紧急情况下使用

注意

注意

氨R-717

此区域内应佩带护 眼和护耳装置

制冷机房通风, 仅 供紧急情况下使用

机房主门 100 IIAR

警告 报警装置启动时已检测到氨 1.报警装置激活时立刻离开房间.

2.仅经过应急培训的人员可进入.

3.进入时应佩带保护设备.

制冷机房 –闲人 免进

注意

注意

氨R-717

此区域内应佩带护 眼和护耳装置

机房辅助门

ANSI/IIAR 2 – 封闭式氨制冷系统安全设计标准

101

附录K (资料性附录) 其它通风计算方法 本附录不是本标准的组成部分, 仅用于提供资料, 不包含符合本标准所必需的要求. 本附录未按照 ANSI 对标准的制定要求进行处理, 可能包含未经公众审核或共识过程的资料.

K.1

概述

6.14.7.1 例外情况描述了氨 (NH3) 制冷系统可以采用的替代通风方法. 此附录(资料性)包含替代 通风方法设计的算例.

K.2

算例：事故通风率为每小时换气 (ACH) 30 次.

K.2.1

容纳 450 磅无水氨 (G) 的氨制冷撬装机组安装在体积 (V) 为100,000ft3的机房内, 设计通风系统.

K.2.2

事故通风率方程 (30 ACH = 0.5 换气次数/分钟)：

Q = V·0.5 (换气次数/分钟) 其中： Q = 空气流量, ft3/min V = 房间体积, ft3 此示例中： Q = (100,000 ft3)·0.5 (换气次数/分钟) = 50,000 ft3/min K.3

算例：证明氨浓度绝不会超过 40,000 ppm [燃烧下限 (LFL) 的 25%] K.3.1

如果 100 磅无水氨 (G) 从氨制冷撬装机组释放到体积 (V) 为 100,000 ft3 的机房内, 证明氨浓度绝不会超过 40,000 ppm.

K.3.2 以下方程可以用于证明氨浓度绝不会超过 40,000 ppm： C = G·(蒸气比体积)·(100%)/V 其中： C = 氨的体积浓度, % G = 释放到机房内的氨量. 为进行计算, 假定所有氨储量全部释放并在机房内汽化.

Vapor sp. vol. =无水氨的蒸气比体积, ft3/lb V = 房间体积, ft3

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103

15 psia 时的蒸气比容 温度(°F)

比容(ft3/lb)

40

20.6880

60

21.5641

80

22.4338

100

23.2985

此示例中: C = (100 lb) · (22.4338 ft3/lb at 80°F) · (100%) / (100,000 ft3) = 2.24%

K.4

无水氨 LFL% 一般认为是 16% (160,000 ppm). LFL %的百分之二十五是 4% (40,000 ppm). 因此, 稳态条件下, 即使所有氨都释放并汽化到机房内, 机房内的氨浓度 (2.24%) 也不会超过 40,000 ppm.

K.3.3

尽管计算证明稳态条件下氨浓度绝不会超过 40,000 ppm, 但是此示例中推荐在机房内配 备事故通风系统. 所用事故通风率将由设计人员确定.

算例：提供设计用于保持氨浓度低于 40,000 ppm 的局部(点)通风.

K.4.1

为容纳250磅无水氨 (G) 且安装在体积 (V) 为 100,000ft3 的机房内, 保持氨浓度低于 40,000 ppm 的氨制冷撬装机组设计局部(点)通风系统. 为假定温度为 60°F.

K.4.2

以下方程能够用于计算保持氨浓度低于 40,000 ppm 的局部(点)通风系统的通风率. 此方程的推导及其使用的解释参见 ACGIH,《工业通风：推荐设计规程手册》第 27 版 (版权 2010. 获得许可后翻印)的第 4 章 4.5 (一般工业通风).

Q = (403 · SG · 100% · ER · Sf)/(MW · LFL% · B)

其中：

Q=

SG =

液氨比重(根据 IIAR《氨数据手册》60°F 时 SG = 0.62)

ER =

液体的蒸发率, lb/min. 为了进行计算, 假定 10 分钟内所有氨释放并汽化 到机 房内-即 10 分钟内 250 磅 (25 lb/min).

轉換 25 磅/分鐘至品脫/分鐘:

空气流量, ft3/min

1 品脫 = 0.01671 英尺三 NH3 液體 @60°F 華氏度體 = 38.54 lb 磅/ft3 英尺

ER = 25 磅/分·ft3 英尺/38.5416 ·品脫/0.01671 英尺 3 = 38.82 品脫/分

Sf = 安全係數, 取決於安全條件下所需LFL的百分比. 因為已經發現保持蒸氣濃度不超 過 40,000 ppm 是理想的, 所以這些計算中不使用多於 40,000 ppm 的 Sf coefficient 係數 4 (25% 的 LFL) 將用於這些計算.

MW = 氨液體的分子量 (MW = 17.03 每 IIAR 氨數據手冊）

LFL = 氨的較低可燃性限度 (LFL = 每個 IIAR 氨數據手冊的 16)

104 IIAR

B = 一個常數, 考慮到 LFL 在高溫下降低的事實. B = 1; 對於 250°F 以上的溫度, B = 0.70, 儘管 2 50°F 華氏度以上的溫度不太可能適用於氨製冷系統.

對於這個例子

B=1

Q = [(403) · (0.6260°F) · (100%) · (38.82 特/分) · (4)]/[(17.03) · (16%) · (1)]

Q = 14,238.9 ft3 /分鐘

K.4.3 工業通風第 4 章: “設計推薦實踐手冊” 提供了設計局部 稀釋通風系統(當場)稀釋通風 原則的指導。這些原則包括 K.4.3.1 找到靠近污染源的排氣口, 如果可能的話，以獲得收益 “點通風” 的好處.

K.4.3.2 找出供氣和排氣口, 使空氣通過污染區域. 操作員應該保持在空氣供應和污染源 之間.

K.4.3.3 使用替換空氣系統更換排出的空氣.

K.4.3.4 避免廢氣重新進入廢氣排放高處, 並確保排氣口附近沒有窗戶, 室外進氣口,或 其他位於排氣 排放口附近.

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附录L (资料性附录) 管道, 管件, 法兰和螺栓连接 以下材料标准一直普遍应用在氨制冷行业的管道, 管件, 法兰和螺栓连接. 引用文献参见附录N. L.1

管 碳钢：ASTM A53 — A 级或 B 级, E 型或 S 型 碳钢：ASTM A106 — A级或B级 不锈钢：ASTM A312 — 304型, 304L型, 316 型或 316L型, E 型或 S型 碳钢 (-20°F以下)：ASTM A333 — 1级或 6 级, E 型或 S 型 碳钢管：如果其符合 ASME B31.5 中对材料极限的要求, 温度低于 -20°F 时也可以采用 ASTM A53, E 型或 S 型; 或 A106. 可以采用有限元分析, 确定用于低温环境的碳钢管的应力分 析.

L.2

管件 碳钢：ASTM A105 碳钢：ASTM A234 不锈钢：ASTM A403 碳钢 (低于 -20°F)：ASTM A420

L.3

法兰 碳钢：ASTM A105 碳钢：ASTM A181 不锈钢：ASTM A403 碳钢 (低于 -20°F)：ASTM A707

L.4

螺栓连接 与环形垫圈一起使用或连接到凸面法兰时, 铸铁法兰：ASTM A307, B级 温度低至 -55°F 时, 碳钢或不锈钢法兰：ASTM A193,B7级 低温应用 (-55°F到 -150°F)：ASTM A320,L7 级 上述材料的螺母：ASTM A194, 附录 N, 符合以上引用标准内所列螺栓材料要求.

注释：以上材料仅指连接管道法兰的常用材料. 这些材料以及安全设计选用的其它常用合格材料可以用 于设备机壳的螺栓和螺柱, 阀盖阀体连接等.

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附录M (资料性附录) 操作控制 操作控制是一种可选控制程序, 按照此程序一个房间的所有通风均断电, 以便将氨蒸气留在房间内. 装有场外传感接受器的场所内, 例如人员密集区域, 疗养院或学校等, 通风很少使用操作控制这种策略. 应 该根据具体情况处理设计, 以便定义适用于应用和设计的相关标准, 作为 IIAR 2 内定义的标准惯例的变 化. 至少应该提供符合第 17 章要求的氨检测系统以及符合 6.14.7 要求的通风系统. 操作控制包括现场制冷管理指定人员, 应急响应人员和/或业主确定的检测水平. 应该开发预定程序, 确保 操作控制启动前人员不会在机房内. 程序至少应该包括： 1. 在安全远程位置设置事故通风“开/关/自动”超控装置, 以便实施通风系统的操作控制停机.

2. 检测到氨蒸气浓度超过检测器检测上限或 40,000 ppm (25% LFL) 中较高者时, 或者通过手动控制停 止通风后自动关闭所有未分类电气设备的电源.

3. 因设备监控或控制应保持通电的设备或控制装置应设计用于危险位置内的运行.

4. 操作控制启动时, 风机, 空气入口和空气出口处气流挡板应该关闭.

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附录N (资料性附录) 参考文献 N.1

资料性参考 N.1.1 American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH), Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Design, 27th Edition (February 2010), Chapter 4, Section 4.5 (General Industrial Ventilation).

N.1.2 American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc. (ASHRAE), ASHRAE Handbook (2013), Fundamentals, Chapter 14, Climate Design Information.

N.1.3 American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc. (ASHRAE), ANSI/ASHRAE Standard 15-2013, Safety Standard for Refrigeration Systems.

N.1.4 American Society of Testing and Materials (ASTM), editions as shown below: ASTM A53/A53M-12, Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, ZincCoated, Welded and Seamless ASTM A105/A105M-13, Standard Specification for Carbon Steel Forgings for Piping Applications ASTM A106/A106M-13, Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for HighTemperature Service ASTM A181/A181M-13, Standard Specification for Carbon Steel Forgings, for GeneralPurpose Piping ASTM A193/A193M-12b, Standard Specification for Alloy-Steel and Stainless Steel Bolting Materials for High-Temperature Service ASTM A194/A194M-13, Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts for Bolts for High-Pressure and High-Temperature Service, or Both ASTM A234/A234M-11a, Standard Specification for Piping Fittings of Wrought Carbon Steel and Alloy Steel for Moderate and High Temperature Service ASTM A307-12, Standard Specification for Carbon Steel Bolts, Studs, and Threaded Rod 60,000 PSI Tensile Strength ASTM A312/A312M-13b, Standard Specification for Seamless, Welded, and Heavily Cold Worked Austenitic Stainless Steel Pipes ASTM A320/A320M-11a, Standard Specification for Alloy-Steel and Stainless Steel Bolting for Low-Temperature Service ASTM A333/A333M-11, Standard Specification for Seamless and Welded Steel Pipe for LowTemperature Service ASTM A403/A403M-13a, Standard Specification for Wrought Austenitic Stainless Steel Piping Fittings ASTM A420/A420M-13, Standard Specification for Piping Fittings of Wrought Carbon Steel and Alloy Steel for Low-Temperature Service

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ASTM A707/A707M-13, Standard Specification for Forged Carbon and Alloy Steel Flanges for Low-Temperature Service.

N.1.5 Environmental Protection Agency, 40 CFR Part 68, Accidental Release Prevention Requirements: Risk Management Programs Under Clean Air Act (2004).

N.1.6 International Fire Code (IFC), Section 606.10, Emergency Pressure Control System (2012).

N.1.7 International Institute of Ammonia Refrigeration (IIAR): Process Safety Management & Risk Management Program Guidelines (2012) The Ammonia Refrigeration Management Program (ARM) (2005) IIAR Piping Handbook, Insulation for Refrigeration Systems, Chapter 7 (2004) IIAR Bulletin No. 114 Identification of Ammonia Piping and System Components (2014) N.1.8 Occupational Safety and Health Administration (OSHA), U.S. Department of Labor (2012): 29 CFR 1910.119, Process Safety Management of Highly Hazardous Chemicals 29 CFR 1910 Subpart D, Walking-Working Surfaces 29 CFR 1910.24, Fixed Stairs 29 CFR 1910.27, Ladders 29 CFR 1910.147, Control of Hazardous Energy, (“Lockout/Tagout”) 29 CFR 1910.37(b), Maintenance, Safeguards, and Operational Features for Exit Routes N.2

Sources of References (Informative) N.2.1 American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) 1330 Kemper Meadow Drive, Suite 600 Cincinnati, OH 45240 www.acgih.org N.2.2 American National Standards Institute (ANSI) 25 West 43rd Street, 4th Floor New York, NY 10036 www.ansi.org N.2.3 American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc. (ASHRAE) 1791 Tullie Circle, N.E. Atlanta, GA 30329 www.ashrae.org N.2.4 American Society of Mechanical Engineers (ASME) ASME International Three Park Avenue New York, NY 10016-5990 www.asme.org

112 IIAR

N.2.5 American Society of Testing and Materials (ASTM) ASTM International 100 Barr Harbor Drive P.O. Box C700 West Conshohocken, PA 19428-2959 www.astm.org N.2.6 Environmental Protection Agency (EPA) 1200 Pennsylvania Avenue, N.W. Washington, DC 20460 www.epa.gov N.2.7 International Institute of Ammonia Refrigeration (IIAR) 1001 North Fairfax Street, Suite 503 Alexandria, VA 22314 www.iiar.org N.2.9 National Fire Protection Association (NFPA) 60 Batterymarch Park Quincy, MA 02169-7471 www.nfpa.org N.2.10 U.S. Department of Labor/Occupational Safety and Health Administration (USDoL/OSHA).

Publications Department 200 Constitution Avenue, NW, Room N3101 Washington, DC 20210 www.osha.gov N.2.11 U.S. Department of Transportation (US DoT) Research and Special Programs Administration Office of Hazardous Materials Safety 400 7th Street, S.W. Washington, DC 20590 www.dot.gov

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H

N H

H

本标准由 IIAR 标准委员会根据美国国家标准协会 (ANSI) 的共识方法制定. IIAR 是 ANSI 认证的标准开发组 织, 遵守 ANSI 对正当程序的基本要求, 并接受定期审核, 以维持认证. 正当程序包括通知, 包容性, 开放性和公 正性. 本标准由 IIAR 标准委员会定期修订. 根据 ANSI 和 IIAR 规程, 至少每五年对其进行重新确认或修订. 修订意 见可以在重新确认或修订的公众预览期间提出, 也可以直接发送给 IIAR, 供 IIAR 标准委员会在下一次修订 工作中讨论.

The latest editions of IIAR standards can be obtained at www.IIAR.org or by contacting IIAR at 1001 N. Fairfax Street, Suite 503 Alexandria, VA 22314 Telephone: 703-312-4200

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