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安全阀的原理、选用和安装
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 点击:
安全阀的原理
安全阀是为了防止压力设备和容器或易引起压力升高或容器内部压力超过限度而发生爆裂的安全装置。安全阀是压力容器、锅炉、压力管道等压力系统使用广泛的一种安全装置，保证压力系统安全运行。 当容器压力超过设计规定时，安全阀自动开启，排出气体降低器内的过高压，防止容器或管线破坏。而当容器内的压力降至正常操作压力时，即自动关闭避免因容器超压排出全部气体，从而造成浪费和生产中断。安全阀主要由阀座、阀瓣(阀芯)和加载机构三部分组成。阀座有的和阀体是一个整体，有的是和阀体组装在一起的，它与设备连通。阀瓣常连带有阀杆，它紧扣在阀座上。阀瓣上面是加载机构，载荷的大小可以调节。当设备内的压力在一定的工作压力范围之内时，内部介质作用于阀瓣上面的力小于加载机构加在阀上面的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，使阀瓣紧压着阀座，设备的介质无法排出。当设备内的压力超过规定的工作压力并达到安全阀的开启压力时，内部介质作用于闹瓣上面的力大于加载机构施加在它上面的力，于是阀瓣离开阀座，安全阀开启，设备内的介质即通过阀座排出、如果安全阀的排量大于设备的安全泄放量，设备内压力即逐渐下降，而且通过短时间的排气后，压力即降回至正常工作压力。此时内压作用于阀瓣上面的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压着阀座，介质停止排出，设备保持正常的工作压力继续运行。所以，安全阀是通过阀瓣上介质作用力与加载机构作用力的消长，自行关闭或开启以达到防止设备超压的目的。
安全阀的选用
由操作压力决定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温度范围，由计算出的安全阀的定压值决定弹簧或杠杆的定压范围，再根据使用介质决定安全阀的材质和结构型式，再根据安全阀泄放量计算出安全阀的喉径。以下为安全阀选用的一般规则。
（l）热水锅炉一般用不封闭带扳手微启式安全阀。
（2）蒸汽锅炉或蒸汽管道一般用不封闭带扳手全启式安全阀。
（3）水等液体不可压缩介质一般用封闭微启式安全阀，或用安全泄放阀。
（4）高压给水一般用封闭全启式安全阀，如高压给水加热器、换热器等。
（5）气体等可压缩性介质一般用封闭全启式安全阀，如储气罐、气体管道等。
（6）E级蒸汽锅炉一般用静重式安全阀。
（7）大口径，大排量及高压系统一般用脉冲式安全阀，如减温减压装置、电站锅炉等。
（8）运送液化气的火车槽车、汽车槽车、贮罐等一般用内装式安全阀。
（9）油罐顶部一般用安全阀，需与呼吸阀配合使用。
（10）井下排水或天然气管道一般用先导式安全阀。
（11）液化石油气站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流阀。
（12）负压或操作过程中可能会产生负压的系统一般用真空负压安全阀。
（13）背压波动较大和有毒易燃的容器或管路系统一般用波纹管安全阀。
（14）介质凝固点较低的系统一般选用保温夹套式安全阀。
国内主要厂家的比较及连接尺寸的选择国内生产安全阀的厂家比较多，连接尺寸也大多不统一。主要分以下几个大类：
（1）以JB／T2203－1999《弹簧式安全阀结构长度》为主的通用类。目前国内大多数安全阀生产厂家均按本标准设计生产。如浙江罗浮锅炉附件厂、杭州厂、江苏吴江阀门工具厂、上海阀门厂、开封高压阀门厂、海安阀门厂等。但本标准也不尽完美，规格不全，微启式安全阀最大公称通径为 D NI 00，全启式安全阀最大公称通径DN200，中间缺少DN65、DN125两个规格。目前微启式安全阀公称通径最大达到DN250，全启式安全阀公称通径达到DN400。经本人考证，各厂家连接尺寸也不尽统一，如 DN150全启式安全阀，浙江罗浮锅炉附件厂、上海阀门厂及江苏吴江阀门工具厂各不相同。为了有一个统一的标准，用户在选用及安装时同一规格能够互换，建议合肥通用机械研究所对JB／T2203－1999《弹簧式安全阀结构长度》进行修订。建议设计院及用户按标准选用，安全阀生产厂家按标准设计制造。
（2）以API526 《钢制法兰连接安全泄放阀》（Flanged Steel Safety Relief Valve）为主的美标体系。国内进口化工设备等所配的安全阀连接尺寸一般按照本标准，如图5所示。本标准公称通通径为DN25~ DN200（ l”~ 8”），公称压力为 2~ 42MPa，喉径从D－T（9．5~146mm）。本标准比较科学规范，对压力、材料、温度、喉径等统筹考虑。依照喉径确定规格，同一喉径可以有好几个规格，相反同一规格可能有好几个喉径可以选择。如 DN100~DN150（4”~6”）喉径有L、M、N、P四种可以选择。随着国际贸易及进口设备国产化的不断推进，该标准将在国内得到很大推广。目前该标准还没有转化为国标。
（3）以在国际上影响比较大的安德森·格林伍德公司（Anderson Greenwood＆Co．）为依据的活塞式导阀操作安全泄压阀（Pilot Operated Pressure Relief Valves）系列。国内一般称之为先导式安全阀，如图6所示，先导式安全阀由主阀和导阀组成，导阀操作主阀的开启和关闭。这种阀门排量大；不受背压的影响；可以在非常接近开启压力下进行不泄漏操作；启闭压差小等优点。一般适用于天然气管道等。目前国内还没有先导式安全阀标准及连接尺寸标准。并且这种类型的阀门刚刚开发，还没有广泛推广。据我厂的经验及所掌握的资料来看，国内大多数厂家按照该公司的数据设计制造，如浙江罗浮锅炉附件厂、航天十一研究所等。建议合肥通用机械研究所尽早起草并发布先导式安全阀标准。
（4）以中国航天工业总公司第十一研究所设计研制的安全阀自成一个体系。航天十一所研制的HT系列安全阀品种多，有HTO普通安全阀（如图1所示）、HTB平衡波纹管式安全阀、HTR泄流阀、HTN特殊安全阀、HTGS高性能蒸汽安全阀。ＨＴＸＹ液体泄压阀、HTXD先导式安全阀等，且性能良好。但是除HTXD系列先导式安全阀与安德森·格林伍德公司连接尺寸相同外，其余与美标、国标均不相同。这一点请选用时务必注意。
（5）以兰州炼油厂设计研制开发的A型、TA型封闭全开启弹簧式安全阀自成一个体系。该系列口径DN25~DN150 （1”~6’），公称压力l．6~4.0MPa，喉径D~R（9．5－115mm）。该体系连接尺寸与美标及国标均不相同，为兰炼专用。
（6）为锅炉、电站设备、减温减压装置配套的冲量式安全阀系列。如哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂、武汉锅炉厂、青岛电站辅机厂等配套的专用安全阀。此类系列阀门结构及连接尺寸各厂家一般不相同，可能有部分相同。选用时一定要注意阀门喉径及连接尺寸的区别。
4、喉径的计算喉径的计算一般按照《锅炉压力容器安全技术规范》附件五所列的公式。或者按照《APIRP520 炼厂泄压系统设计和安装的推荐实施方法第一部分设计》中所列的公式。上述两种公式计算结果基本相同或相差不大。
安全阀的安装
（1）新装安全阀应附有产品合格证，安装前要进行复校，加以铅封并出具安全阀校验。
（2）安全阀应垂直安装，并装设在容器或管道气相界面位置上。
（3）安全阀的出口应无阻力，避免背压现象，若装设排泄管，其内径应大于安全阀的出口通径，安全阀排除口应注意防冻，对盛装易燃或有毒、剧毒介质的容器，排泄管应直通室外安全地点或有进行妥善处理的设施，排泄管不准装设任何阀门。
（4）承压设备与安全阀之间不得装有任何阀门，对盛易燃、易爆、有毒或粘性介质的容器，为便于更换、清洗，可装截止阀，其结构和通径尺寸不应妨碍安全阀的正常运行。正常运行时，截止阀必须全开并加铅封。
（5）对易燃易爆或有毒介质的压力容器，安全阀排出的介质必须有安全装置和回收系统。杠杆式安全阀的安装必须保持铅垂位置，弹簧安全阀也最好垂直安装，以免影响其动作。安装时还应注意配合、零件的同轴度和应使各个螺栓均匀受力。安全阀与锅炉压力容器之间的连接短管的截面积，不得小于安全阀的流通截面，整个安全阀同时装在一个接管上，接管截面积应不小于安全阀流通截面积总和的1.25倍。 (end)
安全阀是为了防止压力设备和容器或易引起压力升高或容器内部压力超过限度而发生爆裂的安全装置。安全阀是压力容器、锅炉、压力管道等压力系统使用广泛的一种安全装置，保证压力系统安全运行。 当容器压力超过设计规定时，安全阀自动开启，排出气体降低器内的过高压，防止容器或管线破坏。而当容器内的压力降至正常操作压力时，即自动关闭避免因容器超压排出全部气体，从而造成浪费和生产中断。安全阀主要由阀座、阀瓣(阀芯)和加载机构三部分组成。阀座有的和阀体是一个整体，有的是和阀体组装在一起的，它与设备连通。阀瓣常连带有阀杆，它紧扣在阀座上。阀瓣上面是加载机构，载荷的大小可以调节。当设备内的压力在一定的工作压力范围之内时，内部介质作用于阀瓣上面的力小于加载机构加在阀上面的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，使阀瓣紧压着阀座，设备的介质无法排出。当设备内的压力超过规定的工作压力并达到安全阀的开启压力时，内部介质作用于闹瓣上面的力大于加载机构施加在它上面的力，于是阀瓣离开阀座，安全阀开启，设备内的介质即通过阀座排出、如果安全阀的排量大于设备的安全泄放量，设备内压力即逐渐下降，而且通过短时间的排气后，压力即降回至正常工作压力。此时内压作用于阀瓣上面的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压着阀座，介质停止排出，设备保持正常的工作压力继续运行。所以，安全阀是通过阀瓣上介质作用力与加载机构作用力的消长，自行关闭或开启以达到防止设备超压的目的。
安全阀的选用
由操作压力决定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温度范围，由计算出的安全阀的定压值决定弹簧或杠杆的定压范围，再根据使用介质决定安全阀的材质和结构型式，再根据安全阀泄放量计算出安全阀的喉径。以下为安全阀选用的一般规则。
（l）热水锅炉一般用不封闭带扳手微启式安全阀。
（2）蒸汽锅炉或蒸汽管道一般用不封闭带扳手全启式安全阀。
（3）水等液体不可压缩介质一般用封闭微启式安全阀，或用安全泄放阀。
（4）高压给水一般用封闭全启式安全阀，如高压给水加热器、换热器等。
（5）气体等可压缩性介质一般用封闭全启式安全阀，如储气罐、气体管道等。
（6）E级蒸汽锅炉一般用静重式安全阀。
（7）大口径，大排量及高压系统一般用脉冲式安全阀，如减温减压装置、电站锅炉等。
（8）运送液化气的火车槽车、汽车槽车、贮罐等一般用内装式安全阀。
（9）油罐顶部一般用安全阀，需与呼吸阀配合使用。
（10）井下排水或天然气管道一般用先导式安全阀。
（11）液化石油气站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流阀。
（12）负压或操作过程中可能会产生负压的系统一般用真空负压安全阀。
（13）背压波动较大和有毒易燃的容器或管路系统一般用波纹管安全阀。
（14）介质凝固点较低的系统一般选用保温夹套式安全阀。
国内主要厂家的比较及连接尺寸的选择国内生产安全阀的厂家比较多，连接尺寸也大多不统一。主要分以下几个大类：
（1）以JB／T2203－1999《弹簧式安全阀结构长度》为主的通用类。目前国内大多数安全阀生产厂家均按本标准设计生产。如浙江罗浮锅炉附件厂、杭州厂、江苏吴江阀门工具厂、上海阀门厂、开封高压阀门厂、海安阀门厂等。但本标准也不尽完美，规格不全，微启式安全阀最大公称通径为 D NI 00，全启式安全阀最大公称通径DN200，中间缺少DN65、DN125两个规格。目前微启式安全阀公称通径最大达到DN250，全启式安全阀公称通径达到DN400。经本人考证，各厂家连接尺寸也不尽统一，如 DN150全启式安全阀，浙江罗浮锅炉附件厂、上海阀门厂及江苏吴江阀门工具厂各不相同。为了有一个统一的标准，用户在选用及安装时同一规格能够互换，建议合肥通用机械研究所对JB／T2203－1999《弹簧式安全阀结构长度》进行修订。建议设计院及用户按标准选用，安全阀生产厂家按标准设计制造。
（2）以API526 《钢制法兰连接安全泄放阀》（Flanged Steel Safety Relief Valve）为主的美标体系。国内进口化工设备等所配的安全阀连接尺寸一般按照本标准，如图5所示。本标准公称通通径为DN25~ DN200（ l”~ 8”），公称压力为 2~ 42MPa，喉径从D－T（9．5~146mm）。本标准比较科学规范，对压力、材料、温度、喉径等统筹考虑。依照喉径确定规格，同一喉径可以有好几个规格，相反同一规格可能有好几个喉径可以选择。如 DN100~DN150（4”~6”）喉径有L、M、N、P四种可以选择。随着国际贸易及进口设备国产化的不断推进，该标准将在国内得到很大推广。目前该标准还没有转化为国标。
（3）以在国际上影响比较大的安德森·格林伍德公司（Anderson Greenwood＆Co．）为依据的活塞式导阀操作安全泄压阀（Pilot Operated Pressure Relief Valves）系列。国内一般称之为先导式安全阀，如图6所示，先导式安全阀由主阀和导阀组成，导阀操作主阀的开启和关闭。这种阀门排量大；不受背压的影响；可以在非常接近开启压力下进行不泄漏操作；启闭压差小等优点。一般适用于天然气管道等。目前国内还没有先导式安全阀标准及连接尺寸标准。并且这种类型的阀门刚刚开发，还没有广泛推广。据我厂的经验及所掌握的资料来看，国内大多数厂家按照该公司的数据设计制造，如浙江罗浮锅炉附件厂、航天十一研究所等。建议合肥通用机械研究所尽早起草并发布先导式安全阀标准。
（4）以中国航天工业总公司第十一研究所设计研制的安全阀自成一个体系。航天十一所研制的HT系列安全阀品种多，有HTO普通安全阀（如图1所示）、HTB平衡波纹管式安全阀、HTR泄流阀、HTN特殊安全阀、HTGS高性能蒸汽安全阀。ＨＴＸＹ液体泄压阀、HTXD先导式安全阀等，且性能良好。但是除HTXD系列先导式安全阀与安德森·格林伍德公司连接尺寸相同外，其余与美标、国标均不相同。这一点请选用时务必注意。
（5）以兰州炼油厂设计研制开发的A型、TA型封闭全开启弹簧式安全阀自成一个体系。该系列口径DN25~DN150 （1”~6’），公称压力l．6~4.0MPa，喉径D~R（9．5－115mm）。该体系连接尺寸与美标及国标均不相同，为兰炼专用。
（6）为锅炉、电站设备、减温减压装置配套的冲量式安全阀系列。如哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂、武汉锅炉厂、青岛电站辅机厂等配套的专用安全阀。此类系列阀门结构及连接尺寸各厂家一般不相同，可能有部分相同。选用时一定要注意阀门喉径及连接尺寸的区别。
4、喉径的计算喉径的计算一般按照《锅炉压力容器安全技术规范》附件五所列的公式。或者按照《APIRP520 炼厂泄压系统设计和安装的推荐实施方法第一部分设计》中所列的公式。上述两种公式计算结果基本相同或相差不大。
安全阀的安装
（1）新装安全阀应附有产品合格证，安装前要进行复校，加以铅封并出具安全阀校验。
（2）安全阀应垂直安装，并装设在容器或管道气相界面位置上。
（3）安全阀的出口应无阻力，避免背压现象，若装设排泄管，其内径应大于安全阀的出口通径，安全阀排除口应注意防冻，对盛装易燃或有毒、剧毒介质的容器，排泄管应直通室外安全地点或有进行妥善处理的设施，排泄管不准装设任何阀门。
（4）承压设备与安全阀之间不得装有任何阀门，对盛易燃、易爆、有毒或粘性介质的容器，为便于更换、清洗，可装截止阀，其结构和通径尺寸不应妨碍安全阀的正常运行。正常运行时，截止阀必须全开并加铅封。
（5）对易燃易爆或有毒介质的压力容器，安全阀排出的介质必须有安全装置和回收系统。杠杆式安全阀的安装必须保持铅垂位置，弹簧安全阀也最好垂直安装，以免影响其动作。安装时还应注意配合、零件的同轴度和应使各个螺栓均匀受力。安全阀与锅炉压力容器之间的连接短管的截面积，不得小于安全阀的流通截面，整个安全阀同时装在一个接管上，接管截面积应不小于安全阀流通截面积总和的1.25倍。 (end)
