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安全閥基礎(chǔ)知識匯集

2016-01-08

?安全閥類的作用是防止管路或裝置中的介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，從而達(dá)到安全保護(hù)的目的。

安全閥是一種安全保護(hù)用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)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(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)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(shè)備運(yùn)行起重要保護(hù)作用。
按安全閥閥瓣開啟高度可分為微啟式安全閥和全啟式安全閥，微啟式安全閥的開啟行程高度為：≤0.05d0(最小排放喉部口徑)；全啟式安全閥開啟高度為≤0.25d0（最小排放喉部口徑）。
安全閥按結(jié)構(gòu)形式來分，要分為垂錘式、杠桿式、彈簧式和先導(dǎo)式（脈沖式）；按閥體構(gòu)造來分，可分為封閉式和不封閉式兩種。封閉式安全閥即排除的介質(zhì)不外泄，全部沿著出口排泄到指定地點(diǎn)，一般用在有毒和腐蝕性介質(zhì)中。對于空氣和蒸汽用安全閥，多采用不封閉式安全閥。對于安全閥產(chǎn)品的選用，應(yīng)按實(shí)際密封壓力來確定。對于彈簧式安全閥，在一種公稱壓力（PN）范圍內(nèi)，具有幾種工作壓力級的彈簧，訂貨時除注明安全閥型號、名稱、介質(zhì)和溫度外，尚應(yīng)注明閥體密封壓力，否則按最大密封壓力供貨。

安全閥的安裝和維護(hù)應(yīng)注意以下事項：
1、各種安全閥都應(yīng)垂直安裝。
2、安全閥出口處應(yīng)無阻力，避免產(chǎn)生受壓現(xiàn)象。
3、安全閥在安裝前應(yīng)專門測試，并檢查其官密封性。
4、對使用中的安全閥應(yīng)作定期檢查。

安全閥選購方法
安全閥選購方法及安全閥相關(guān)知識
壓力容器的安全泄放量是指壓力容器在超壓時為保證它的壓力不再升高，在單位時間內(nèi)所必須泄放的氣量。
安全閥的排量是指安全閥處于全開狀態(tài)時在排放壓力下單位時間內(nèi)的排放量。
對于鍋爐，要求安全閥的總排量必須大于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量，并且在鍋筒和過熱器上所有安全閥開啟后，鍋筒內(nèi)蒸汽壓力不得超過設(shè)計壓力的1.1倍。對于壓力容器，要求安全閥的排量必須大干等于壓力容器的安全泄放量。

選用安全閥應(yīng)從以下幾個方面考慮：
（1）結(jié)構(gòu)形式選用什么型式的安全閥，主要決定于設(shè)備的工藝條件和工作介質(zhì)的特性。一般情況下，鍋爐、壓力容器大多選用彈簧式安全閥。如果容器的工作介質(zhì)有毒，易燃易爆，則選用封閉式的安全閥。鍋爐和高壓容器以及安全泄放量較大而壁厚又不太富裕的中、低壓容器最好選用全啟式安全閥。
（2）壓力范圍安全閥是按公稱壓力標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行設(shè)計制造的，每種安全閥部有一定的工作壓力范圍。選用時應(yīng)按鍋爐和壓力容器的最大允許工作壓力選用合適的安全閥。
（3）排放量選用的安全閥，其排量必須大于設(shè)備的安全泄放量，這樣才能保證鍋爐或壓力容器超壓時，安全閥開放能及時排出一部分介質(zhì)，避免器內(nèi)的壓力繼續(xù)升高。

安全閥分類和參數(shù)選型
1．分類
目前大量生產(chǎn)的安全閥有彈簧式和桿式兩大類。另外還有沖量式安全閥、先導(dǎo)式安全閥、安全切換閥、安全解壓閥、靜重式安全閥等。彈簧式安全閥主要依靠彈簧的作用力而工作，彈簧式安全閥中又有封閉和不封閉的，一般易燃、易爆或有毒的介質(zhì)應(yīng)選用封閉式，蒸汽或惰性氣體等可以選用不封閉式，在彈簧式安全閥中還有帶扳手和不帶扳手的。扳手的作用主要是檢查閥瓣的靈活程度，有時也可以用作手動緊急泄壓用。杠桿式安全閥主要依靠杠桿重錘的作用力而工作，但由于杠桿式安全閥體積龐大往往限制了選用范圍。溫度較高時選用帶散熱器的安全閥。
安全閥的主要參數(shù)是排量，這個排量決定于閥座的口徑和閥瓣的開啟高度，由開啟高度不同，又分為微啟式和全啟式兩種。微啟式是指閥瓣的開啟高度為閥座喉徑的1／40～l／20。全啟式是指閥瓣的開啟高度為閥座喉徑的1／4。
2．安全閥的選用
由操作壓力決定安全閥的公稱壓力，由操作溫度決定安全閥的使用溫度范圍，由計算出的安全閥的定壓值決定彈簧或杠桿的定壓范圍，再根據(jù)使用介質(zhì)決定安全閥的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)型式，再根據(jù)安全閥泄放量計算出安全閥的喉徑。
以下為安全閥選用的一般規(guī)則。
（l）熱水鍋爐一般用不封閉帶扳手微啟式安全閥。
（2）蒸汽鍋爐或蒸汽管道一般用不封閉帶扳手全啟式安全閥。
（3）水等液體不可壓縮介質(zhì)一般用封閉微啟式安全閥，或用安全泄放閥。
（4）高壓給水一般用封閉全啟式安全閥，如高壓給水加熱器、換熱器等。
（5）氣體等可壓縮性介質(zhì)一般用封閉全啟式安全閥，如儲氣罐、氣體管道等。
（6）E級蒸汽鍋爐一般用靜重式安全閥。
（7）大口徑，大排量及高壓系統(tǒng)一般用脈沖式安全閥，如減溫減壓裝置、電站鍋爐等。
（8）運(yùn)送液化氣的火車槽車、汽車槽車、貯罐等一般用內(nèi)裝式安全閥
（9）油罐頂部一般用液壓安全閥，需與呼吸閥配合使用。
（10）井下排水或天然氣管道一般用先導(dǎo)式安全閥。
（11）液化石油氣站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流閥。
（12）負(fù)壓或操作過程中可能會產(chǎn)生負(fù)壓的系統(tǒng)一般用真空負(fù)壓安全閥。
（13）背壓波動較大和有毒易燃的容器或管路系統(tǒng)一般用波紋管安全閥。
（14）介質(zhì)凝固點(diǎn)較低的系統(tǒng)一般選用保溫夾套式安全閥。

彈簧式安全閥的工作原理
彈簧式安全閥的工作原理是：當(dāng)安全閥閥瓣下的氣體壓力超過彈簧的壓緊力時，閥瓣就被頂開。閥瓣頂開后，排除氣體由于下調(diào)節(jié)環(huán)的反彈而作用在閥瓣夾持圈上，使閥門迅速打開。隨著閥瓣的上移，氣體沖擊在上調(diào)節(jié)環(huán)上，使排氣方向趨于垂直向下，排氣產(chǎn)生的反作用力推著閥瓣向上，并且在一定的壓力范圍內(nèi)使閥瓣保持在足夠的提升高度上。隨著安全閥的打開，氣體不斷排出，系統(tǒng)內(nèi)的氣體壓力逐步降低。此時，彈簧的作用力將克服作用于閥瓣上的氣體壓力和排氣的反作用力，從而關(guān)閉安全閥。

安全閥的工作原理
安全閥是一種由進(jìn)口靜壓開啟的自動泄壓防護(hù)裝置，它是壓力容器尤為重要的安全附件之一。它的功能是：當(dāng)容器內(nèi)壓力超過某一定值時，依靠介質(zhì)自身的壓力自動開啟閥門，迅速排出一定數(shù)量的介質(zhì)。當(dāng)容器內(nèi)的壓力降到允許值時，閥又自動關(guān)閉，使容器內(nèi)壓力始終低于允許壓力的上限，自動防止因超壓而可能出現(xiàn)的事故，所以安全閥又被稱為壓力容器的最終保護(hù)裝置。

液化石油氣儲罐的安全閥為彈簧式安全閥，其工作原理是：彈簧力大于介質(zhì)作用于閥芯的正常壓力（事先選定的壓力值），閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)罐內(nèi)介質(zhì)壓力超過允許壓力時，彈簧受到壓縮，使閥芯離開閥座，閥門自動開啟，介質(zhì)從中泄出、減壓；當(dāng)壓力回到正常值時，彈簧壓力又將閥芯推向閥座，閥門自動關(guān)閉。
安全閥的介紹及選用

摘要：從定義入手，詳細(xì)介紹了安全閥及泄放閥的區(qū)別及選用。并分析了國內(nèi)主要的安全閥系列，列出了選用安全閥選用一般規(guī)則。
關(guān)鍵詞：安全閥泄放閥閥門選用安全閥選購
一概述
安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設(shè)備上重要的安全附件。其動作可靠性和性能好壞直接關(guān)系到設(shè)備和人身的安全，并與節(jié)能和環(huán)境保護(hù)緊密相關(guān)。而有的用戶和設(shè)計部門在選型時，總是選錯型號。為此本文對安全閥的選用加以分析。
二、定義
所謂安全閥廣義上講包括泄放閥，從管理規(guī)則上看，直接安裝在蒸汽鍋爐或一類壓力容器上，其必要條件是必須得到技術(shù)監(jiān)督部門認(rèn)可的閥門，狹義上稱之為安全閥，其他一般稱之為泄放閥。安全閥與泄放閥在結(jié)構(gòu)和性能上很相似，二者都是在超過開啟壓力時自動排放內(nèi)部的介質(zhì)，以保證生產(chǎn)裝置的安全。由干存在這種本質(zhì)上類似性，人們在使用時，往往將二者混同，另外，有些生產(chǎn)裝置在規(guī)則上也規(guī)定選用哪種均可。因此，二者的不同之處往往被忽視。從而也就出現(xiàn)了許多間題。如果要將二者作出比較明確的定義，則可按照《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》第一篇中所闡述的定義來理解：
（l）安全閥（Safety Valve）一種由閥前介質(zhì)靜壓力驅(qū)動的自動泄壓裝置。其特征為具有突開的全開啟動作。用于氣體或蒸汽的場合。
（2）泄放閥（Relief Valve），又稱溢流閥一種由閥前介質(zhì)靜壓力驅(qū)動的自動泄壓裝置。它隨壓力超過開啟力的增長而按比例開啟。主要用于流體的場合。
（3）安全泄放閥（Safet Relief Valve），又稱安全溢流閥一種由介質(zhì)壓力驅(qū)動的自動泄壓裝置。根據(jù)使用場合不同既適用作安全閥也適用作泄放閥。以日本為例，給安全閥和泄放閥作出明確定義的比較少，一般用作鍋爐這類大型貯能壓力容器的安全裝置稱之為安全閥，安裝在管道上或其他設(shè)設(shè)施上的稱之為泄放閥。不過，若按日本通產(chǎn)省的《火力發(fā)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定看，設(shè)備上安全保障的重要部分，指定使用安全閥，如鍋爐、過熱器、再熱器等。而在減壓閥的下側(cè)需要與鍋爐和渦輪機(jī)相接的場合，都需要安裝泄放閥或安全閥。如此看，安全閥要求比泄放閥更具可靠性。另外，從日本勞動省的高壓氣體管理規(guī)則、運(yùn)輸省及各級船舶協(xié)會的規(guī)則中，對安全排放量的認(rèn)定和規(guī)定來看，我們把保證了排放量的稱之為安全閥，而不保證排放量的閥門稱作泄放閥。在國內(nèi)不論全啟式或微啟式統(tǒng)稱為安全閥。
三、選型
1．分類
目前大量生產(chǎn)的安全閥有彈簧式和桿式兩大類。另外還有沖量式安全閥、先導(dǎo)式安全閥、安全切換閥、安全解壓閥、靜重式安全閥等。彈簧式安全閥主要依靠彈簧的作用力而工作，彈簧式安全閥中又有封閉和不封閉的，一般易燃、易爆或有毒的介質(zhì)應(yīng)選用封閉式，蒸汽或惰性氣體等可以選用不封閉式，在彈簧式安全閥中還有帶扳手和不帶扳手的。扳手的作用主要是檢查閥瓣的靈活程度，有時也可以用作手動緊急泄壓用。杠桿式安全閥主要依靠杠桿重錘的作用力而工作，但由于杠桿式安全閥體積龐大往往限制了選用范圍。溫度較高時選用帶散熱器的安全閥。
安全閥的主要參數(shù)是排量，這個排量決定于閥座的口徑和閥瓣的開啟高度，由開啟高度不同，又分為微啟式和全啟式兩種。微啟式是指閥瓣的開啟高度為閥座喉徑的1／40～l／20。全啟式是指閥瓣的開啟高度為閥座喉徑的1／4。
2．安全閥的選用
由操作壓力決定安全閥的公稱壓力，由操作溫度決定安全閥的使用溫度范圍，由計算出的安全閥的定壓值決定彈簧或杠桿的定壓范圍，再根據(jù)使用介質(zhì)決定安全閥的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)型式，再根據(jù)安全閥泄放量計算出安全閥的喉徑。以下為安全閥選用的一般規(guī)則。
（l）熱水鍋爐一般用不封閉帶扳手微啟式安全閥。
（2）蒸汽鍋爐或蒸汽管道一般用不封閉帶扳手全啟式安全閥。
（3）水等液體不可壓縮介質(zhì)一般用封閉微啟式安全閥，或用安全泄放閥。
（4）高壓給水一般用封閉全啟式安全閥，如高壓給水加熱器、換熱器等。
（5）氣體等可壓縮性介質(zhì)一般用封閉全啟式安全閥，如儲氣罐、氣體管道等。
（6）E級蒸汽鍋爐一般用靜重式安全閥。
（7）大口徑，大排量及高壓系統(tǒng)一般用脈沖式安全閥，如減溫減壓裝置、電站鍋爐等。
（8）運(yùn)送液化氣的火車槽車、汽車槽車、貯罐等一般用內(nèi)裝式安全閥。
（9）油罐頂部一般用液壓安全閥，需與呼吸閥配合使用。
（10）井下排水或天然氣管道一般用先導(dǎo)式安全閥。
（11）液化石油氣站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流閥。
（12）負(fù)壓或操作過程中可能會產(chǎn)生負(fù)壓的系統(tǒng)一般用真空負(fù)壓安全閥。
（13）背壓波動較大和有毒易燃的容器或管路系統(tǒng)一般用波紋管安全閥。
（14）介質(zhì)凝固點(diǎn)較低的系統(tǒng)一般選用保溫夾套式安全閥。
3．國內(nèi)主要廠家的比較及連接尺寸的選擇
國內(nèi)生產(chǎn)安全閥的廠家比較多，連接尺寸也大多不統(tǒng)一。主要分以下幾個大類：
（1）以JB／T2203－1999《彈簧式安全閥結(jié)構(gòu)長度》為主的通用類。目前國內(nèi)大多數(shù)安全閥生產(chǎn)廠家均按本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)。如浙江羅浮鍋爐附件廠、杭州閥門廠、江蘇吳江閥門工具廠、上海閥門廠、開封高壓閥門廠、海安閥門廠等。但本標(biāo)準(zhǔn)也不盡完美，規(guī)格不全，微啟式安全閥最大公稱通徑為D NI 00，全啟式安全閥最大公稱通徑DN200，中間缺少DN65、DN125兩個規(guī)格。根據(jù)我廠所生產(chǎn)的安全閥規(guī)格及掌握的資料來看，目前微啟式安全閥公稱通徑最大達(dá)到DN250，全啟式安全閥公稱通徑達(dá)到DN400。經(jīng)本人考證，各廠家連接尺寸也不盡統(tǒng)一，如DN150全啟式安全閥，浙江羅浮鍋爐附件廠、上海閥門廠及江蘇吳江閥門工具廠各不相同。為了有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，用戶在選用及安裝時同一規(guī)格能夠互換，建議合肥通用機(jī)械研究所對JB／T2203－1999《彈簧式安全閥結(jié)構(gòu)長度》進(jìn)行修訂。建議設(shè)計院及用戶按標(biāo)準(zhǔn)選用，安全閥生產(chǎn)廠家按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造。
（2）以API526 《鋼制法蘭連接安全泄放閥》（Flanged Steel Safety Relief Valve）為主的美標(biāo)體系。國內(nèi)進(jìn)口化工設(shè)備等所配的安全閥連接尺寸一般按照本標(biāo)準(zhǔn)，如圖5所示。本標(biāo)準(zhǔn)公稱通通徑為DN25~ DN200（l”~ 8”），公稱壓力為2~ 42MPa，喉徑從D－T（9．5~146mm）。本標(biāo)準(zhǔn)比較科學(xué)規(guī)范，對壓力、材料、溫度、喉徑等統(tǒng)籌考慮。依照喉徑確定規(guī)格，同一喉徑可以有好幾個規(guī)格，相反同一規(guī)格可能有好幾個喉徑可以選擇。如DN100~DN150（4”~6”）喉徑有L、M、N、P四種可以選擇。隨著國際貿(mào)易及進(jìn)口設(shè)備國產(chǎn)化的不斷推進(jìn)，該標(biāo)準(zhǔn)將在國內(nèi)得到很大推廣。目前該標(biāo)準(zhǔn)還沒有轉(zhuǎn)化為國標(biāo)。
（3）以在國際上影響比較大的安德森·格林伍德公司（Anderson Greenwood＆Co．）為依據(jù)的活塞式導(dǎo)閥操作安全泄壓閥（Pilot Operated Pressure Relief Valves）系列。國內(nèi)一般稱之為先導(dǎo)式安全閥，如圖6所示，先導(dǎo)式安全閥由主閥和導(dǎo)閥組成，導(dǎo)閥操作主閥的開啟和關(guān)閉。這種閥門排量大；不受背壓的影響；可以在非常接近開啟壓力下進(jìn)行不泄漏操作；啟閉壓差小等優(yōu)點(diǎn)。一般適用于天然氣管道等。目前國內(nèi)還沒有先導(dǎo)式安全閥標(biāo)準(zhǔn)及連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)。并且這種類型的閥門剛剛開發(fā)，還沒有廣泛推廣。據(jù)我廠的經(jīng)驗及所掌握的資料來看，國內(nèi)大多數(shù)廠家按照該公司的數(shù)據(jù)設(shè)計制造，如浙江羅浮鍋爐附件廠、航天十一研究所等。建議合肥通用機(jī)械研究所盡早起草并發(fā)布先導(dǎo)式安全閥標(biāo)準(zhǔn)。
（4）以中國航天工業(yè)總公司第十一研究所設(shè)計研制的安全閥自成一個體系。航天十一所研制的HT系列安全閥品種多，有HTO普通安全閥（如圖1所示）、HTB平衡波紋管式安全閥、HTR泄流閥、HTN特殊安全閥、HTGS高性能蒸汽安全閥。ＨＴＸＹ液體泄壓閥、HTXD先導(dǎo)式安全閥等，且性能良好。但是除HTXD系列先導(dǎo)式安全閥與安德森·格林伍德公司連接尺寸相同外，其余與美標(biāo)、國標(biāo)均不相同。這一點(diǎn)請選用時務(wù)必注意。
（5）以蘭州煉油廠設(shè)計研制開發(fā)的A型、TA型封閉全開啟彈簧式安全閥自成一個體系。該系列口徑DN25~DN150 （1”~6’），公稱壓力l．6~4.0MPa，喉徑D~R（9．5－115mm）。該體系連接尺寸與美標(biāo)及國標(biāo)均不相同，為蘭煉專用。
（6）為鍋爐、電站設(shè)備、減溫減壓裝置配套的沖量式安全閥系列（如圖8所示）。如哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠、武漢鍋爐廠、青島電站輔機(jī)廠等配套的專用安全閥。此類系列閥門結(jié)構(gòu)及連接尺寸各廠家一般不相同，可能有部分相同。選用時一定要注意閥門喉徑及連接尺寸的區(qū)別。
4．喉徑的計算
喉徑的計算一般按照《鍋爐壓力容器安全技術(shù)規(guī)范》附件五所列的公式。或者按照APIRP520 煉廠泄壓系統(tǒng)設(shè)計和安裝的推薦實(shí)施方法第一部分設(shè)計》中所列的公式。上述兩種公式計算結(jié)果基本相同或相差不大。
四、結(jié)束語
安全閥的選型是一項比較重要的工作，選型恰當(dāng)與否將直接影響設(shè)備的安全。上述所列都是我廠的一些經(jīng)驗總結(jié)，限于篇幅，可能不盡完全，供大家參考。

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