安全阀与爆破片的组合应用分析

安全阀与爆破片的组合应用分析

李强辛飞

李强辛飞

沈阳新光航宇安全系统有限公司辽宁沈阳110043

摘要：爆破片和安全阀是压力容器和管道的重要过压保护装置，但两者在使用上都有一定的限制。在特定条件下，需要组合各自的优点，串联使用爆破片和安全阀。基于此，本文就爆破片与安全阀串联的优势展开了分析，然后就其具体使用进行了研究，希望能够给同行业工作人员提供一些参考和借鉴。

关键词：安全阀；爆破片；串联组合装置

过压保护装置在确保压力容器和管道安全运行方面有着至关重要的作用。爆破片和安全阀是重要的过压保护设备。一般来讲，爆破片或安全阀是分开使用的，但是在一些特殊情况下，需要使用两个串行以组合它们的优点来实现保护的目的。

1特点

爆破片是压力容器和管道的重要过大压力保护装置。它可以在校准的温度和压力下进行爆破，从而在过压时释放压力，确保安全。该装置由爆破片和手柄组成。爆破片的安全装置，具有简单的结构、灵敏度高、快速准确、泄放能力强的优势。它可以在高温、高压、低温、腐蚀性环境中工作，同时它也是超高压容器的理想安全装置。但是，爆破片的应用是有一定局限的。它在进行爆破后可能无法恢复，必须停止和替换爆破片。此外，爆破片爆破后，原料和产品无法回收，造成巨大的经济和环境损失。如果物质有毒有害，爆破后会释放大量的有毒有害气体，引起严重的环境污染。

安全阀是重要的启闭构件。通常在外力（重力或弹性）下关闭阀门盘。当设备和管道内的介质压力大于等于预定值时，通过排出系统外的介质，能够防止管线或装置内的介质压力大于等于预定值。安全阀主要用于压力容器和管道，当过大气压发生时可以引入泄放管道缓解压力。安全阀的显著优势在于，当过大气压发生时，只有部分介质被释放，避免材料丢失，但其缺点也很明显：（1）由于过压后开关频繁，或材料腐蚀、磨损、密封相对简单，容易泄漏；（2）由于其自身结构，过大压力泄放会发生之后，无法满足急速减压的要求；（3）材料粘度高、容易凝聚、或固体如果包含结晶，则阀门容易闭塞，导致安全阀发生故障；（4）材料的性质和安全阀的复杂结构在一定程度上提高了制造成本。

2安全阀与爆破片的组合应用

安全阀与爆破片的组合应用，通常有以下三种情况。

（1）将安全阀和爆破片分别安装在压力容器上，各自发挥作用。在这种形式中，将安全阀作为一级泄放装置，当因物理原因超压时，由安全阀排放；爆破片作为二级泄放装置，当发生异常工况（如产生异常化学反应）致压力容器内的压力迅速升高或发生火灾需较大泄放面积时，由爆破片与安全阀同时排放。此时，爆破片的标定爆破压力略高于安全阀的设定压力，且不大于压力容器的设计压力。

（2）将爆破片安装在安全阀出口处。

这种形式适用于压力容器内压力有脉动的场合或泄放总管有可能存在腐蚀性气体的环境。安全阀对爆破片起稳压作用，而爆破片可起到防止安全阀泄漏以及保护安全阀不受泄放总管内腐蚀性气体腐蚀的作用。此时，爆破片的最大设计爆破压力不超过弹簧式安全阀设定压力的10%。

（3）将爆破片安装在安全阀入口处。

这种应用形式适用于密封和耐腐蚀要求高以及有粘污介质的情况下，爆破片对安全阀起保护作用，安全阀也可使容器继续运行，同时可降低因爆破片的破裂而损失大量的工艺物料。此时，爆破片的标定爆破压力与安全阀的设定压力相同。爆破片在安全阀入口处使用，将降低大约20%的安全阀泄放能力，在选用安全阀时应加以考虑。

在选择爆破片时还要注意爆破片爆破后不能有碎片。爆破片在安全阀入口处串联使用时，必须在爆破片与安全阀之间设置压力表和放空阀，并经常检查压力表，以确认爆破片是否破裂。

3安全阀与爆破片应用中应注意事项

安全阀应尽量靠近被保护的设备或管道安装，在其入口或出口管道一般不设切断阀，如必须要设置切断阀，则要求切断阀铅封在开启状态下，而且不影响安全阀的操作。要注意安全阀出入口管道热胀冷缩的变化，要有足够的补偿量。安全阀必须保持垂直。其出口管道由于泄放时的作用力、振动、自重和热胀冷缩等原因，应设支架支撑。对于特殊工艺物料，如易自聚、易结晶等，应在排放管设氮气吹扫口，连续通入氮气。当安全阀排放的气体温度高于物料的自燃温度时，排出管要设置灭火蒸汽。

当安全阀的开启压力接近于操作压力时，存在着较大的潜在危险。在实际情况中，安全阀在压力接近起跳点时有渗漏的倾向，其结果可使阀座及阀瓣表面上的沉积物增加，从而使安全阀发生腐蚀或堵塞，导致安全阀不能正常工作。对于毒性、腐蚀性或特别贵重的流体，应规定安全阀的开启压力与操作压力之间有较大的压差，这样可避免这些介质向外排放。

阀门的机械载荷主要来自管线中的流体及与其相连接的管道。流体在传输过程中的振动和水锤现象可能会产生远远超过规定的最大压力的峰值压力。管道连接引起的载荷会对阀门的密封性和操作的轻便性产生不利的影响。

爆破片单独用作泄压装置时，爆破片的入口管处应设置-切断阀，以便于更换爆破片。此切断阀应在开启状态下加铅封。爆破片的入口管道应短而直，管径不小于爆破片的公称直径。爆破片的出口管道应泄向安全场所或密闭回收系统，出口管道应有足够的支撑，还要考虑爆破时的反冲力和振动。当工艺介质十分贵重或有剧毒时，应与安全阀串联使用或设置密闭回收系统，回收因泄漏或因压力剧增而导出的工艺物料。在选择爆破片材料时，要特别注意爆破片不能被介质腐蚀。同时，还要考虑使用的温度和材料的抗疲劳特性。爆破片与安全阀都必须定期检验，检查表面是否有伤痕、腐蚀、变形和异物吸附。特别是爆破片，应当定期更换。

4振动对安全阀的影响

当弹簧式安全阀承受底座引起的振动时，许多重要的阀门零件会自由滑动或摇动，零件之间会出现一种复杂而又相互关联的运动。零件之间的这种相对运动将减少在阀瓣上的有效弹簧力。因此，安全阀的开启压力在振动条件下，将低于静态条件下预期的压力值。此外，如果由零件的相对运动产生的惯性力足够高时，会使阀门过早磨损，大大缩短阀门的工作寿命，严重时会因零件的相对运动导致阀门发生早期磨损和失效。有的阀门在使用了几个月后，由于振动力使手柄的销钉头剪断，造成手柄脱落。在某些振动严重的装置上，安全阀工作不到一年就发生失效，其原因是调节环的螺纹被破坏，阀门的表面损伤以及导向套和阀瓣支持套被严重擦伤。

阀门的弹簧机构在振动条件和静止条件下的力平衡有很大不同。因此，假若振动很严重，安全阀实际开启压力将不同于预计在非振动条件下的开启压力，其改变依赖于振动的大小。这种情况对设备系统的稳定性和阀门的密封性都带来不利影响。减少振源或减小振动影响可采取以下办法：合理选择阀门在系统所处的位置和阀门入口连接件的形式及在合理的位置设置管道支架，都能起到减小振动影响的作用。

5小结

由于一些异常情况的发生，压力容器和压力可能会出现过大的压力。作为压力容器和压力管的重要安全装置，安全放心装置是不可缺少的。选择安全放心装置时，必须完全考虑处理介质的特性和异常的工作条件。通过选择合适的安全装置，并且严格按照规范和标准使用，可以确保安全生产。

参考文献：

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[2]顾雪铭，陈磊，杨秀霞.安全阀与爆破片串联组合装置性能研究[J].化工装备技术，2004（5）：35-37.

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