浅谈安全阀及安全阀的选用设计

浅谈安全阀及安全阀的选用设计

王立宏

(深圳妈湾电力有限公司广东深圳518052)

摘要：在化工生产中，安全阀是一种安全泄压保护装置。当设备或管道内的介质压力超过规定值后，可自动控制向外释放介质以达到让介质压力值回归正常数值，当压力恢复常值后，安全阀门可自动闭合，防止介质的继续排出，对管道或设备的正常作业有着重要作用。本文就安全阀的诸多种类及性能做出统计与分析，在安全阀的正确选用上总结了相关使用经验。

关键词：安全阀；选型要求；安装设置

引言

在化工业生产中，一旦发生由于人工操作失误或设备失灵导致设备或管道内的介质压力过高时，极有可能发生设备或管道的损坏，严重时可能出现人员伤亡的情况。安全阀的安装则可解决这一问题，安全阀属于自动阀类，对设备或管道设置安装安全阀后，当管内介质压力值超出安全生产范围时，阀门会自动开启，向系统外排放介质，从而有效防止因管道设备压力介质无法及时有效释放导致的安全生产事故的发生。安全阀是工业用安全保护类的重要部件，因此被广泛应用于锅炉、压力容器或各类化工装置中。作为一种安全泄压装置，安全阀性能的稳定性对设备及作业工人有着重要的保护作用。

1安全阀的构造分类

弹簧式安全阀工作原理是利用阀瓣上的弹簧力来控制阀门的启闭。其显著优点是阀体小、重量轻、灵敏度高及启闭动作可靠，被广泛应用于工艺设备及管道上，适用于各种气体和液体的泄压。弹簧式安全阀又分为封闭式和不封闭式两种，通常应用于有毒有害及易燃易爆的介质排放中应选用封闭式，蒸汽或其他惰性气体适合选用不封闭式。在弹簧式安全阀中，亦分为带扳手及不带扳手两种类型，扳手主要用来检查阀瓣的灵活程度，必要时也可实施手动紧急泄压。其中需要注意的是当排泄介质温度大于300℃时，应主动采用带有散热片的安全阀，以免影响管道设备的运行。波纹管在弹簧式安全阀中应用较少，主要适用于排放介质腐蚀性严重或背压波动情况严重的作业中。1）重锤杠杆式。其工作原理是利用重锤和杠杆来平衡作用在阀门上的力。通过改变整重锤在杠杆上的位置或调节重锤的重量来调整安全阀的开启压力。其构造简单且调整容易，准确性能不受高温影响，但由于重锤杠杆式安全阀的体积较大，结构相对笨重，其密封性易受震动因素影响，所以一般适用于压力较低且无震动容器作业的高温场合中。例如锅炉及温度较高的压力容器上。2）脉冲式安全阀，也称之为先导式安全阀。其主体构造由主安全阀和先导阀组成，当设备或管道内介质的压力值超过规定压力值时，先导阀先行开启，主阀和先导阀之间采用的是无缝管接通，介质沿着导管流进主安全阀，由先导阀来感应控制主阀的启闭。其作业原理是当安全阀的阀前压力未达到规定压力值时，先导阀通过整定弹簧将阀芯向阀座密封面用力，让阀芯下移与阀座紧贴，以保证主阀和导阀在闭合状态下皆无泄漏情况；当阀前压力高于达到或高于规定压力值时，弹簧将导阀阀芯向上向上推移，使导阀受力面积有阀芯面积扩至活塞受力面积，受力面积的增大导致上升力的增加，导阀随之开启。从导阀出口处排出的气体涌向主阀，主阀开启，活塞开启至最大位置，高压介质迅速得到释放。当介质压力释放到一定程度时，阀前压力回归到正常数值后，在较小的弹簧力作用下，阀芯下移封闭导阀，导阀关闭，主阀也会回归闭合状态。需要注意的是如果相关排放介质密度较大，易发生物料堵塞或腐蚀现象时，应在安全阀的入口前设置爆破片装置，防止影响作业。

2安全阀的设计

1）安全阀适用于清洁、无颗粒、低粘度流体。凡必须安装安全泄压装置而又不适合安装安全阀的场所，应安装爆破片或安全阀与爆破片串联使用。

2）安全阀型式选择

2.1排放气体或蒸汽时，选用全启式安全阀。

2.2排放液体时，选用全启式或微启式安全阀。

2.3用于水蒸汽或空气的安全阀，允许选用带板手的。易燃、易爆、有毒气体不能选用带扳手的。

2.4对设定压力大于3Mpa，温度超过235℃的气体用安全阀，则选用带散热片的安全阀，以防止泄放介质直接冲蚀弹簧。

2.5排放介质允许泄漏至大气的，选用开式阀帽安全阀；不允许泄漏至大气的，选用闭式阀帽安全阀。

2.6排放有剧毒、有强腐蚀、有极度危险的介质、选用波纹管安全阀。

2.7高背压的场合，选用背压平衡式安全阀或导阀控制式安全阀。

2.8在某些重要的场合，有时要安装互为备用的两个安全阀。两个安全阀的进口和出口切断阀宜采用机械联锁装置，以确保在任何时候（包括维修，检修期间）都能满足容器所要求的泄放面积。

3安全阀的安装设置

由于安全阀在化工业中具有重要的安全保护作用，随着安全阀在化工设备和各类管道内使用数量的日益增多，正确地选用安全阀及合理的设置安全阀的位置也是生产作业中的关键部分。下文列举了在安全阀安装及使用过程中应注意的事项。1）管道上安全阀的安装。安装在设备或管道上的安全阀应为垂直安装，且与被保护的设备或管道的距离不宜过远。但对高温液体管道或换热器等处的安全阀，当阀门闭合时易出现由于热膨胀而导致的介质压力升高的场合，更适合水平安装安全阀。2）由于安全阀的重要性，所以在安装过程中应选择安装在方便检修和调节处，周围应保留足够的作业空间。例如：DN80以下的安全阀适装在平台内靠外侧；DN100以上的安全阀适装在平台外考评太初，以便借助平台进行对安全阀维护及检修工作，3)安装在管道上的安全阀。适合安装在流体或液体介质状态较为稳定的管段部位，应避免在水平管道的死端进行安装，此处容易出现固体物的堆积。易导致安全阀在使用过程中发生故障。4）安全阀出口管的设计应保证其背压不超过安全阀定压的规定值。对于常规弹簧式安全阀，其背压一般不超过阀定压的10%；平衡性或波纹管型安全阀其背压一般不宜超过阀定压的30%；对于脉冲式安全阀，其背压不宜超过50%。其准确数值可结合样本，通过相关公式计算得出。6.在对湿性气体泄压系统中使用的排放管内不应出现袋形积液处，安全阀安装时的高度应高于泄压系统。如实际作业环境达不到此项标准，安全阀的出口管只能地域泄压主管或排出管需要太高接入总管时，可在低处易操作区设置手动放液阀或设液体储罐，并做到定期将介质排放至密闭系统内，以防止袋形管道内形成积液。如果作业地区气候较为寒冷，需用蒸汽伴热防止袋形管段发生冻结现象。蒸汽伴热管会使袋形管内的冷凝液气化，从而有效避免液化。但即使采用伴热管，仍需安放手动放液阀。

结语

目前，安全阀在工业上尤其是石油化工领域的应用可以说是非常的普及了。它的主要作用就是及时的调节设备内部的压力，使之始终保持在一个正常的压力范围之内，让各个环节都能够在一定的压力下正常运行工作。本文主要介绍了在不同标准下安全阀的分类，以及它的大体的作用原理，另外，还介绍了安全阀的各种设计要求，这直接关系到安全阀是否合格，是非常重要的一步。其实本文对安全阀各个方面的介绍都比较浅显，只是为了让读者能都对安全阀这一构造和它的作用有一个大体的了解，希望能有所帮助。

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