安全閥解析和工藝流程
時間：10/25/2012 來源：三精閥門 瀏覽數：12375
安全閥是一種安全保護用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當設備或管道內的介質壓力升高，超過規(guī)定值時自動開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規(guī)定數值。安全閥屬于自動閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規(guī)定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。
安全閥（Safety Valve，又稱泄壓閥Relief Valve）是根據壓力系統(tǒng)的工作壓力（工作溫度[1]）自動啟閉，一般安裝于封閉系統(tǒng)的設備或管路上保護系統(tǒng)安全。當設備或管道內壓力或溫度超過安全閥設定壓力時，自動開啟泄壓或降溫，保證設備和管道內介質壓力（溫度）在設定壓力（溫度）之下，保護設備和管道正常工作，防止發(fā)生意外，減少損失。安全閥在系統(tǒng)中起安全保護作用。當系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時，安全閥打開，將系統(tǒng)中的一部分氣體/流體排入大氣/管道外，使系統(tǒng)壓力不超過允許值，從而保證系統(tǒng)不因壓力過高而發(fā)生事故。安全閥結構主要有兩大類：彈簧式和杠桿式。彈簧式是指閥瓣與閥座的密封靠彈簧的作用力。杠桿式是靠杠桿和重錘的作用力。隨著大容量的需要，又有一種脈沖式安全閥，也稱為先導式安全閥，由主安全閥和輔助閥組成。當管道內介質壓力超過規(guī)定壓力值時，輔助閥先開啟，介質沿著導管進入主安全閥，并將主安全閥打開，使增高的介質壓力降低。
安全閥的排放量決定于閥座的口徑與閥瓣的開啟高度，也可分為兩種：微啟式開啟高度是閥座內徑的（1/15）～（1/20），全啟式是（1/3）～（1/4）。
此外，隨著使用要求的不同，有封閉式和不封閉式。封閉式即排出的介質不外泄，全部沿著規(guī)定的出口排出，一般用于有毒和有腐蝕性的介質。不封閉式一般用于無毒或無腐蝕性的介質。按其整體結構及加載機構的不同可以分為重錘杠桿式、彈簧式和脈沖式三種。
1.重錘杠桿式安全閥
重錘杠桿式安全閥是利用重錘和杠桿來平衡作用在閥瓣上的力。根據杠桿原理，它可以使用質量較小的重錘通過杠桿的增大作用獲得較大的作用力，并通過移動重錘的位置(或變換重錘的質量)來調整安全閥的開啟壓力。
重錘杠桿式安全閥結構簡單，調整容易而又比較準確，所加的載荷不會因閥瓣的升高而有較大的增加，適用于溫度較高的場合，過去用得比較普遍，特別是用在鍋爐和溫度較高的壓力容器上。但重錘杠桿式安全閥結構比較笨重，加載機構容易振動，并常因振動而產生泄漏；其回座壓力較低，開啟后不易關閉及保持嚴密。
2.彈簧微啟式安全閥
彈簧微啟式安全閥是利用壓縮彈簧的力來平衡作用在閥瓣上的力。螺旋圈形彈簧的壓縮量可以通過轉動它上面的調整螺母來調節(jié)，利用這種結構就可以根據需要校正安全閥的開啟(整定)壓力。彈簧微啟式安全閥結構輕便緊湊，靈敏度也比較高，安裝位置不受限制，而且因為對振動的敏感性小，所以可用于移動式的壓力容器上。這種安全閥的缺點是所加的載荷會隨著閥的開啟而發(fā)生變化，即隨著閥瓣的升高，彈簧的壓縮量增大，作用在閥瓣上的力也跟著增加。這對安全閥的迅速開啟是不利的。另外，閥上的彈簧會由于長期受高溫的影響而使彈力減小。用于溫度較高的容器上時，常常要考慮彈簧的隔熱或散熱問題，從而使結構變得復雜起來。
3.脈沖式安全閥
脈沖式安全閥由主閥和輔閥構成，通過輔閥的脈沖作用帶動主閥動作、其結構復雜，通常只適用于安全泄放量很大的鍋爐和壓力容器。
上述三種形式的安全閥中，用得比較普遍的是彈簧式安全閥。
按介質排放方式分類
按照介質排放方式的不同，安全閥又可以分為全封閉式、半封閉式和開放式等三種。
1.全封閉安全閥
全封閉式安全閥排氣時，氣體全部通過排氣管排放，介質不能間外泄漏，主要用于介質為有毒。易燃氣體的容器。
2.半封閉式安全閥
半封閉式安全閥所排出的氣體一部分通過排氣管，也有一部分從閥蓋與閥桿間的間隙中漏出，多用于介質為不會污染環(huán)境的氣體的容器。
3.開放式安全閥
開放式安全閥的閥蓋是敞開的，使彈簧腔室與大氣相通，這樣有利于降低彈簧的溫度，主要適用于介質為蒸汽，以及對大氣不產生污染的高溫氣體的容器。
按閥瓣開啟大小分類
按照閥瓣開啟的最大高度與安全閥流道直徑之比來劃分，安全閥又可分為彈簧微啟封閉高壓式安全閥和彈簧全啟式安全閥兩種。
1.彈簧微啟封閉式高壓安全閥
微啟式安全閥的開啟高度小于流道直徑的1/4，通常為流道直徑的1/40一1/20。微啟式安全閥的動作過程是比例作用式的，主要用于液體場合，有時也用于排放量很小的氣體場合。
2.彈簧全啟式安全閥
全啟式安全閥的開啟高度大于或等于流道直徑的1/4。全啟式安全閥的排放面積是閥座喉部最小截面積。其動作過程是屬于兩段作用式，必須借助于一個升力機構才能達到全開啟，全啟式安全閥主要用于氣體介質的場合。
3.中啟式安全閥
開啟高度介于微啟式與全啟式之間。即可以做成兩段作用，也可以做成比例作用式。
按作用原理分類
按作用原理分類，可以分為直接作用式安全閥和非直接作用式安全閥。
1.直接作用式安全閥
直接作用式安全閥是在工作介質的直接作用下開啟的，即依靠工作介質壓力的作用克服加載機構加于閥瓣的機械載荷，使閥門開啟。這種安全閥具有結構簡單，動作迅速，可靠性好等優(yōu)點。但因為依靠結構加載，其載荷大小受到限制，不能用于高壓、大口徑的場合。
2.非直接作用式安全閥
這類安全閥可以分為先導式安全閥、帶動力輔助裝置的安全閥。
先導式安全閥是依靠從導閥排出的介質來驅動或控制的。而導閥本身是一個直接作用式安全閥，有時也采用其他形式的閥門。先導式安全閥適用于高壓、大口徑的場合。先導式安全閥的主閥還可以設計成依靠工作介質來密封的形式，或者可以對閥瓣施加比直接作用式安全閥大得多的機械載荷，因而具有良好的密封性能。同時，它的動作很少受背壓的影響。這種安全閥的缺點在于它的可靠性同主閥和導閥有關，動作不如直接作用式安全閥那樣迅速、可靠，而且結構較復雜。
帶動力輔助裝置的安全閥是借助于一個動力輔助裝置，在低于正常開啟壓力的情況下強制安全閥開啟。這種安全閥適用于開啟壓力很接近于工作壓力的場合，或需定期開啟安全閥以進行檢查或吹除粘著、凍結的介質的場合。同時，也提供了一種在緊急情況下強制開啟安全閥的手段。
按壓力調節(jié)分類
按壓力是否能調節(jié)分類，可分為固定不可調安全閥和可調安全閥
1.固定不可調安全閥壓力值出廠已設定好，使用時不能變動，常用在中央空調空調、鍋爐壁掛爐、太陽能等系統(tǒng)，如S10系列安全閥。
2.可調安全閥起跳壓力可隨用戶的不同需求在一定范圍能任意設置，常用于系統(tǒng)保護壓力需經常變動的場合，如S10系列安全閥，但價格一般也比較高。
1.常溫安全閥一般是只安裝在暖通、空調或者水系統(tǒng)上的耐溫110℃的安全閥，如0480安全閥。
2.高溫安全閥是指專門用在太陽能系統(tǒng)和模溫機系統(tǒng)的耐溫180℃的安全閥，如1831系列安全閥。
操作方法
開啟壓力的調整
�、侔踩y出廠前，應逐臺調整其開啟壓力到用戶要求的整定值。若用戶提出彈簧工作壓力級，則按一般應按壓力級的下限值調整出廠。
�、谑褂谜咴趯踩y安裝到被保護設備上之前或者在安裝之前，必須在安裝現(xiàn)場重新進行調整，以確保安全閥的整定壓力值符合要求。
�、墼阢懪谱⒚鞯膹椈晒ぷ鲏毫壏秶鷥�，通過旋轉調整螺桿改變彈簧壓縮量，即可對開啟壓力進行調節(jié)。
�、茉谛D調整螺桿之前，應使閥進口壓力降低到開啟壓力的90%以下，以防止旋轉調整螺桿時閥瓣被帶動旋轉，以致?lián)p傷密封面。
�、轂楸ＷC開啟壓力值準確，應使調整時的介質條件，如介質種類、溫度等盡可能接近實際運行條件。介質種類改變，特別是當介質聚積態(tài)不同時（例如從液相變?yōu)闅庀啵�，開啟壓力常有所變化。工作溫度升高時，開啟壓力一般有所降低。故在常溫下調整而用于高溫時，常溫下的整定壓力值應略高于要求的開啟壓力值。高到什么程度與閥門結構和材質選用都有關系，應以制造廠的說明為根據。
�、蕹Ｒ�(guī)安全閥用于固定附加背壓的場合，當在檢驗后調整開啟壓力時（此時背壓為大氣壓），其整定值應為要求的開啟壓力值減去附加背壓值。
排放和回座壓力的調整
�、僬{整閥門排放壓力和回座壓力，必須進行閥門達到全開啟高度的動作試驗，因此，只有在大容量的試驗裝置上或者在安全閥安裝到被保護設備上之后才可能進行。其調整方法依閥門結構不同而不同。
�、趯τ趲Х礇_盤和閥座調節(jié)圈的結構，是利用閥座調節(jié)圈來進行調節(jié)。擰下調節(jié)圈固定螺釘，從露出的螺孔伸人一根細鐵棍之類的工具，即可撥動調節(jié)圈上的輪齒，使調節(jié)圈左右轉動。當使調節(jié)圈向左作逆時針方向旋轉時，其位置升高，排放壓力和回座壓力都將有所降低。反之，當使調節(jié)圈向右作順時針方向旋轉時，其位置降低，排放壓力和回座壓力都將有所升高。每一次調整時，調節(jié)：圈轉動的幅度不宜過大（一般轉動數齒即可）。每次調整后都應將固定螺釘擰上，使其端部位于調節(jié)圈兩齒之間的凹槽內，既能防止調節(jié)圈轉動，又不對調節(jié)圈產生徑向壓力。為了安全起見，在撥動調節(jié)圈之前，應使安全閥進口壓力適當降低（一般應低于開啟壓力的90%），以防止在調整時閥門突然開啟，造成事故。
�、蹖τ诰哂猩稀⑾抡{節(jié)圈（導向套和閥座上各有一個調節(jié)圈）的結構，其調整要復雜一些。閥座調節(jié)圈用來改變閥瓣與調節(jié)圈之間通道的大小，從而改變閥門初始開啟時壓力在閥瓣與調節(jié)圈之間腔室內積聚程度的大小。當升高閥座調節(jié)圈時，壓力積聚的程度增大，從而使閥門比例開啟的階段減小而較快地達到突然的急速開啟。因此，升高閥座調節(jié)圈能使排放壓力有所降低。應當注意的是，閥座調節(jié)圈亦不可升高到過分接近閥瓣。那樣，密封面處的泄漏就可能導致閥門過早地突然開啟，但由于此時介質壓力還不足以將閥瓣保持在開啟位置，閥瓣隨即又關閉，于是閥門發(fā)生頻跳。閥座調：《圈主要用來縮小閥門比例，開啟的階段和調節(jié)排放壓力，同時也對回座壓力有所影響。
上調節(jié)圈用來改變流動介質在閥瓣下側反射后折轉的角度，從而改變流體作用力的大小，以此來調節(jié)回座壓力。升高上調節(jié)圈時，折轉角減小，流體作用力隨之減小，從而使回座壓力增高。反之，當降低上調節(jié)圈時，回座壓力降低。當然，上調節(jié)圈在改變回座壓力的同時，也影響到排放壓力，即升高上調節(jié)圈使排放壓力有所升高，降低上調節(jié)圈使排放壓力有所降低，但其影響程度不如回座壓力那樣明顯。
安全閥鉛封
安全閥調整完畢，應加以鉛封，以防止隨便改變已調整好的狀況。當對安全閥進行整修時，在拆卸閥門之前應記下調整螺桿和調節(jié)圈的位置，以便于修整后的調整工作。重新調整后應再次加以鉛封。
排放后閥瓣不回座
這主要是彈簧彎曲閥桿、閥瓣安裝位置不正或被卡住造成的。應重新裝配。
泄漏
在設備正常工作壓力下，閥瓣與閥座密封面之間發(fā)生超過允許程度的滲漏。其原因有：閥瓣與閥座密封面之間有臟物�？墒褂锰嵘馐謱㈤y開啟幾次，把臟物沖去；密封面損傷。應根據損傷程度，采用研磨或車削后研磨的方法加以修復；閥桿彎曲、傾斜或杠桿與支點偏斜，使閥芯與閥瓣錯位。應重新裝配或更換；彈簧彈性降低或失去彈性。應采取更換彈簧、重新調整開啟壓力等措施。
到規(guī)定壓力時不開啟
造成這種情況的原因是定壓不準。應重新調整彈簧的壓縮量或重錘的位置；閥瓣與閥座粘住。應定期對安全閥作手動放氣或放水試驗；杠桿式安全閥的杠桿被卡住或重錘被移動。應重新調整重錘位置并使杠桿運動自如。
排氣后壓力繼續(xù)上升
這主要是因為選用的安全閥排量小于設備的安全泄放量，應重新選用合適的安全閥；閥桿中線不正或彈簧生銹，使閥瓣不能開到應有的高度，應重新裝配閥桿或更換彈簧；排氣管截有不夠，應采取符合安全排放面積的排氣管。
閥瓣頻跳或振動
主要是由于彈簧剛度太大。應改用剛度適當的彈簧；調節(jié)圈調整不當，使回座壓力過高。應重新調整調節(jié)圈位置；排放管道阻力過大，造成過大的排放背壓。應減小排放管道阻力。
不到規(guī)定壓力開啟
主要是定壓不準；彈簧老化彈力下降。應適當旋緊調整螺桿或更換彈簧。
安全閥的選用原則
1、蒸汽鍋爐安全閥，一般選用敞開全啟式彈簧安全閥0490系列；
2、液體介質用安全閥，一般選用微啟式彈簧安全閥0485系列；
3、空氣或其他氣體介質用安全閥，一般選用封閉全啟式彈簧安全閥；
4、液化石油氣汽車槽車或液化石油氣鐵路罐車用安全閥，一般選用全啟式內裝安全閥；
5、采油井出口用安全閥，一般選用先導式安全閥；
6、蒸汽發(fā)電設備的高壓旁路安全閥，一般選用具有安全和控制雙重功能的先導式安全閥
7、若要求對安全閥做定期開啟試驗時，應選用帶提升扳手的安全閥。當介質壓力達到開啟壓力的75%以上時，可利用提升扳手將閥瓣從閥座上略為提起，以檢查安全閥開啟的靈活性；
8、若介質溫度較高時，為了降低彈簧腔室的溫度，一般當封閉式安全閥使用溫度超過300℃及敞開式安全閥使用溫度超過350℃時，應選用帶散熱器的安全閥；
9、若安全閥出口背壓是變動的，其變化量超過開啟壓力的10%時，應選用波紋管安全閥；
10、若介質具有腐蝕性時，應選用波紋管安全閥，防止重要零件因受介質腐蝕而失效。
11、安全閥的安裝和維護應注意以下事項施工、安裝要點 1）、安裝位置、高度、進出口方向必須符合設計要求，注意介質流動的方向應與閥體所標箭頭方向一致，連接應牢固緊密。2）、閥門安裝前必須進行外觀檢查，閥門的銘牌應符合現(xiàn)行國家標準《通用閥門標志》GB 12220的規(guī)定。對于工作壓力大于1.0 MPa 及在主干管上起到切斷作用的閥門，安裝前應進行強度和嚴密性能試驗，合格后方準使用。強度試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.5倍，持續(xù)時間不少于5min，閥門殼體、填料應無滲漏為合格。嚴密性試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.1倍；試驗持續(xù)的時間符合GB 50243的要求. 1.各種安全閥都應垂直安裝。
12、安全閥出口處應無阻力，避免產生受壓現(xiàn)象。
13、安全閥在安裝前應專門測試，并檢查其官密封性。
14、對使用中的安全閥應作定期檢查。
公稱壓力：表示安全閥在常溫狀態(tài)下的最高許用壓力，高溫設備用的安全閥不應考慮高溫下材料許用應力的降低。安全閥是按公稱壓力標準進行設計制造的。
開啟壓力：也叫額定壓力，是指安全閥閥瓣在運行條件下開始升起時的進口壓力，在該壓力下，開始有可測量的開啟高度，介質呈可由視覺或聽覺干支的連續(xù)排放狀態(tài)。
排放壓力：閥瓣達到規(guī)定開啟高度時的進口壓力。排放壓力的上限需服從國家有關標準或規(guī)范的要求。
超過壓力：排放壓力與開啟壓力之差，通常用開啟壓力的百分數來表示。
回座壓力：排放后閥瓣重新與閥座接觸，即開啟高度變?yōu)榱銜r的進口壓力。
啟閉壓差：開啟壓力與回座壓力之差，通常用回座壓力與開啟壓力的百分比表示，只有當開啟壓力很低時采用二者壓力差來表示。
背壓力：安全閥出口處的壓力。
額定排放壓力：標準規(guī)定排放壓力的上限值。
密封試驗壓力：進行密封試驗的進口壓力，在該壓力下測量通過關閉件密封面的泄漏率。
開啟高度：閥瓣離開關閉位置的實際升程。
流道面積：指閥瓣進口端到關閉件密封面間流道的最小截面積，用來計算無任何阻力影響時的理論排量。
流道直徑：對應用于流道面積的直徑。
簾面積：當閥瓣在閥座上方時，在其密封面之間形成的圓柱面形或圓錐面形通道面積。
排放面積：閥門排放時流體通道的最小截面積。對于全啟示安全閥，排放面積等于流道面積；對于微啟式安全閥，排放面積等于簾面積。
理論排量：是流道截面積與安全閥流道面積相等的理想噴管的計算排量。
排量系數：實際排量與理論排量的比值。
額定排量系數：排量系數與減低系數（取0.9）的乘積。
額定排量：指實際排量中允許作為安全閥適用基準的那一部分。
當量計算排量：指壓力、溫度、介質性質等條件與額定排量的適用條件相同時，安全閥的計算排量。
頻跳：安全閥閥瓣迅速異常地來回運動，在運動中閥瓣接觸閥座。
顫振：安全閥閥瓣迅速異常地來回運動，在運動中閥瓣不接觸閥座。
設置安全閥的四大要點
設置安全閥時應注意以下幾點：
�。�1）容器內有氣、液兩相物料時安全閥應裝在氣相部分。
（2）安全閥用于泄放可燃液體時，安全閥的出口應與事故貯罐相連。當泄放的物料是高溫可燃物時，其接收容器應有相應的防護設施。
�。�3）一般安全閥可就地放空，放空口應高出操作人員1米（m）以上且不應朝向15米（m）以內的明火地點、散發(fā)火花地點及高溫設備。室內設備、容器的安全閥放空口應引出房頂，并高出房頂2米（m）以上。
�。�4）當安全閥入口有隔斷閥時，隔斷閥應處于常開狀態(tài)，并要加以鉛封，以免出錯。
技術指標
公稱通徑∶DN 4-25㎜
公稱壓力∶PN 25MPa
適用介質∶氧氣、氮氣、氬氣、空氣等
適用溫度∶-40℃-+80℃
閥體∶鑄鋼/不銹鋼
閥座∶銅
閥頂、閥桿∶不銹鋼
彈簧∶彈簧鋼
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