安全閥的功能及分類

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1.1  安全閥的功能

    安全閥是靠入口介質(zhì)靜壓驅(qū)動(dòng)，在出現(xiàn)工況不正常或事故時(shí)開啟，排出一定數(shù)量介質(zhì)，以防止被保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)的壓力超過預(yù)定的安全值。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。當(dāng)壓力恢復(fù)接近正常后，安全閥自行關(guān)閉，阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。

1.2  安全閥分類  可按以下三種方法分類:

1.2.1  按國家標(biāo)準(zhǔn)《安全閥的一般要求，GB12241-89》分類

    A、直接荷載式

    一種直接用機(jī)械載荷加重錘、彈簧等克服閥瓣下介質(zhì)壓力所產(chǎn)生作用力的安全閥；

    B、帶動(dòng)力輔助裝置式

    系一安全閥類型，在閥桿處加一個(gè)動(dòng)力輔助裝置，如果需要，可在低于正常開啟壓力下開啟，不適用于煉廠；

    C、帶補(bǔ)充載荷式

    該安全閥系一類型，在閥桿處加一向下外力，在達(dá)到開啟壓力前，始終保持有一增強(qiáng)密封的附加力，不適用于煉廠；

    D、先導(dǎo)式

    先導(dǎo)式是由一個(gè)導(dǎo)閥排出的介質(zhì)來控制主閥開啟的安全閥，有活塞式和隔膜式兩種基本類型。

    活塞式由裝浮動(dòng)活塞的主閥和一個(gè)導(dǎo)閥構(gòu)成，活塞的頂部有效面積大于底部有效面積。當(dāng)主閥關(guān)閉時(shí)，底部承受系統(tǒng)的壓力，其頂部有一氣室，通過導(dǎo)管與入口系統(tǒng)相通，頂部同樣受系統(tǒng)的壓力。由于頂部面積較底部大，因而主閥被緊緊地壓在閥座上。系統(tǒng)壓力升高到定壓時(shí)，導(dǎo)閥開啟，將頂部氣室介質(zhì)排出，壓力降低，當(dāng)主閥底部壓力能克服頂部壓力時(shí)，主閥開啟，工藝介質(zhì)流過主閥排至泄壓系統(tǒng)或大氣。系統(tǒng)壓力降低到接近正常操作壓力時(shí)，導(dǎo)閥關(guān)閉，氣室壓力上升，從而關(guān)閉主閥。

    膈膜式與活塞式的機(jī)能相似，只是活塞用柔性隔膜和閥盤組成的整體所取代。在定壓下，隔膜頂部放空，主閥開啟，壓力恢復(fù)到接近正常狀態(tài)時(shí)，隔膜重新充壓，主閥關(guān)閉。

    先導(dǎo)式安全閥可用于各種工況，但由于其價(jià)格過高，一般宜用于背壓超過30%定

壓和腐蝕性介質(zhì)或易堵塞閥孔的介質(zhì)等工況。

1.2.2  按閥片開啟高分類

    A、全啟式

         h≥1/4do

    h—開啟高度，cm;

    do—噴嘴直徑，cm。

    全啟式安全閥泄放量大，在相同的泄放面積條件下，全啟式的泄放量為微啟式泄放量的許多倍。

    由于全啟式與微啟式的性能不同，按全啟式方法計(jì)算出的泄放面積不可用相同的微啟式泄放面積代用。

    全啟式安全閥一般用于排放介質(zhì)為氣體的條件下，當(dāng)?shù)竭_(dá)開啟壓力時(shí)瞬時(shí)全啟。

    B、微啟式

          1/4do>h≥1/40do

    微啟式安全閥一般用于排放介質(zhì)為液體的條件下，當(dāng)?shù)竭_(dá)開啟壓力時(shí)，開始開啟，并隨壓力的升高而繼續(xù)開大。

    介質(zhì)為氣體時(shí)，一般選用全啟式。介質(zhì)為液體時(shí)，可以選用微啟式，也可選用全啟式。介質(zhì)為液體選用全啟式安全閥時(shí)，它的動(dòng)作性能則變?yōu)槲⑹剑鋰娮靸?nèi)徑應(yīng)按微啟式計(jì)算（見式4-1-3B）。

1.2.3  按結(jié)構(gòu)不同分類

    A、封閉和不封閉彈簧式

    易燃易爆和有毒介質(zhì)應(yīng)選用封閉式，蒸汽、空氣和惰性氣體可選用不封閉式；

    B、帶扳手和不帶扳手

    扳手的作用主要是檢查閥瓣的靈活程度，有時(shí)也可用作緊急泄壓；

    C、帶散熱片和不帶散熱片

    介質(zhì)溫度大于300℃時(shí)應(yīng)選用帶散熱片式；

    D、平衡式和非平衡式

    普通型安全閥一般為非平衡式，其彈簧校正壓力受背壓影響，即彈簧壓力應(yīng)校正為定壓Ps減去背壓P2之值。平衡式有兩種基本類型——活塞式和波紋管式，國內(nèi)生產(chǎn)波紋管式。波紋管能防止背壓變化所產(chǎn)生的不平衡力，因而彈簧力所平衡的壓力值即為定壓值。波紋管還能將導(dǎo)向套、彈簧和其它頂部工作部件與通過的介質(zhì)隔開。

1.2.4  按平衡內(nèi)壓的方式分為彈簧式、杠桿式和先導(dǎo)式。

1.3  安全閥結(jié)構(gòu)

    安全閥的典型結(jié)構(gòu)見下面圖1-3-1～7

    圖1-3-1  彈簧封閉全啟式

    圖1-3-2  彈簧封閉帶扳手全啟式

    圖1-3-3  彈簧封閉微啟式

    圖1-3-4  彈簧封閉帶扳手微啟式

    圖1-3-5  波紋管式

    圖1-3-6  先導(dǎo)式（I）

    圖1-3-7  先導(dǎo)式（II）

   圖1-3-1彈簧封閉全啟式安全閥            圖1-3-2 彈簧封閉帶扳手全啟式安全閥

  1-保護(hù)罩；2-調(diào)整螺桿；3-閥桿；4-彈簧         注：各部件名稱同圖1-3-1

  5-閥蓋；6-導(dǎo)向套；7、閥瓣；8-反沖盤；  9-調(diào)節(jié)閥；10-閥體；11-閥座

   圖1-3-3彈簧封閉微啟式安全閥            圖1-3-4 彈簧封閉帶扳手微啟式安全閥

  1-保護(hù)罩；2-調(diào)整螺桿；3-閥桿；4-彈簧        注：圖中各部件名稱同圖1-3-3

  5-閥蓋；6-導(dǎo)向套；7、閥瓣；8-襯套；

  9-調(diào)節(jié)閥；10-閥體

   圖1-3-5  波紋管安全閥      圖1-3-6先導(dǎo)式安全閥（I）    圖1-3-7  先導(dǎo)式安全閥（II）

1.4  操作參數(shù)

1.4.1  高操作壓力P（表）  設(shè)備運(yùn)行期間可能達(dá)到的高壓力，一般應(yīng)按不同工藝過程確定。

1.4.2  設(shè)備設(shè)計(jì)壓力PD（表）  在一般條件下，設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)按下列要求確定：

    當(dāng)P≤1.8MPa（表）時(shí)，PD=P+0.18

    當(dāng)1.8<P≤4MPa（表）時(shí)，PD=1.1P

    當(dāng)4<P≤8MPa（表）時(shí)，PD=P+0.4

    當(dāng)P>8MPa（表）時(shí)，PD=1.05P

1.4.3  安全閥定壓Ps（表）  系安全閥開啟壓力，定壓Ps必需等于或稍小于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力PD（表）。

1.4.4  積聚壓力Pa（表）  安全閥排放介質(zhì)過程中，允許壓力增加超過設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力的數(shù)值，可按表1-4-1選取

表1-4-1  定壓和積聚壓極限

*  對設(shè)計(jì)壓力的百分?jǐn)?shù)。

1.4.5  容許過壓Ph（表）容許壓力增加超過定壓的數(shù)值，如果定壓等于設(shè)計(jì)壓力，則過壓等于積聚壓。如果定壓小于設(shè)計(jì)壓力，過壓為積聚壓力+設(shè)計(jì)壓力與定壓的差值，即：

     Ph=Pa+PD-Ps

1.4.6  高泄放壓力Pm（絕）  安全閥達(dá)到大泄放能力時(shí)的壓力，即定壓加上容過壓+0.1。

當(dāng)定壓等于設(shè)計(jì)壓力時(shí)

    Pm=Ps+Pa+0.1=PD+Pa+0.1

    當(dāng)定壓小于設(shè)計(jì)壓力時(shí)

    Pm=Ps+Ph+0.1=PD+Pa+0.1

    式中  Ps、Pa、Ph—定壓、積聚壓力、過壓，MPa（表）

          Pm—高泄放壓力，MPa（絕）

1.4.7  背壓P2（安全閥出口壓力）

      背壓是由于排放系統(tǒng)有壓力而存在于安全閥出口的壓力，它是迭加背壓和積聚背壓的總和，積聚背壓是在安全閥開啟后，由于介質(zhì)流動(dòng)所增加的壓力，迭加背壓是在安全閥開啟后存在于其出口的靜壓，它是由其它原因在排放系統(tǒng)中產(chǎn)生的壓力。

1.4.8  回座壓力

    它是安全閥的定壓與關(guān)閉壓力的差值，以定壓的百分?jǐn)?shù)或壓力單位表示。回座壓力必須小于定壓并大于操作壓力。

1.4.9  安全閥的壓力等級關(guān)系（即容器設(shè)計(jì)壓力，安全閥容許積聚壓、定壓、過壓）見圖1-圖1-4-1  安全閥的壓力等級關(guān)系

    注：1、與ASME鍋爐壓力容器規(guī)程和《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，1990》

           基本一致；

        2、所示壓力條件是安裝在容器的安全閥條件；

        3、操作壓力可高于或低于90%；

        4、回座和壓差應(yīng)參照ASME規(guī)程有關(guān)章節(jié)。

1.4.10  確定單閥、多閥泄放壓力示例見表1-4-2。

表1-4-2  確定單閥、多閥泄放壓力示例（操作事故）

1.4.11   溫度  按工藝操作溫度考慮。與本文相關(guān)的論文有：安全閥定期檢驗(yàn)辦事指南