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安全阀基础知识

  安全阀是一种安全保护用阀,是一种自动泄压阀门,它的启闭件受外力作用下处于常闭状态,当设备或管道内的介质压力升高,超过规定安全值时自动开启,通过向系统外排出一额定数量的流体,以防止管道或设备内介质压力超过规定的安全值,当压力恢复正常后,阀门再行关闭并阻止介质继续流出。  

  安全阀分类:

  (一)按安全阀阀瓣开启高度分

  1:微启式安全阀(微启式开启行程高度为:≤0.05d0(最小排放喉部口径)

  2:全启式安全阀(全启式安全阀开启高度为≤0.25d0(最小排放喉部口径)

  (二)按安全阀结构形式来分

  1:垂锤式

  2:杠杆式

  3:弹簧式(利用压缩弹簧的力来平衡阀瓣的压力,并使其密封的安全阀,输气站场常用)

  4:先导式(脉冲式)它把主阀和辅阀设计在一起,通过辅阀的脉冲作用带动主阀动作。这种结构通常用于大口径、大排量及高压系统。它把主阀和辅阀设计在一起,通过辅阀的脉冲作用。

  (三)按阀体构造来分

  1:封闭式安全阀(封闭式安全阀即排除的介质不外泄,全部沿着出口排泄到指定地点,一般用在有毒和腐蚀性介质中。)

  2:不封闭式安全阀(对于空气和蒸汽用安全阀,多采用不封闭式安阀。)

  (四)按使用介质分

  1:蒸汽用安全阀(通常以A48Y型为代表)

  2:空气及其他气体用安全阀(通常以A42Y型为代表)

  3:液体用安全阀(通常以A41H型为代表)

  (五)按公称压力分

  1:低压安全阀:公称压力PN≤1.6Mpa的安全阀

  2:中压安全阀:公称压力PN2.5-6.4Mpa的安全阀

  3:高压安全阀:公称压力PN10.0-80.0Mpa的安全阀

  4:超高压安全阀:公称压力PN〉100Mpa的安全阀

  (六) 按适用温度分

  1:超低温安全阀:t≤-100℃的安全阀

  2:低温安全阀:-100℃<-40℃的安全阀。

  3:常温安全阀:-40℃<t≤120℃的安全阀

  4:中温安全阀:120℃<t≤450℃的安全阀

  5:高温安全阀:t>450℃的安全阀

  (七) 按连接方式分

  1:法兰接连安全阀。安全阀进口和管道连接法兰形式,出口形式灵活。

  2:螺纹接连安全阀。安全阀进口和管道连接螺纹,出口形式灵活。

  3:焊接接连安全阀。安全阀进口和管道连接螺纹,出口形式灵活。

  (八) 按作用原理分类

  1:直接作用式安全阀。直接依靠介质压力产生的作用力来克服作用在阀瓣上的机械载荷使阀门开启的安全阀。

  2:先导式安全阀。由主阀和导阀组成,主要依靠从导阀排出的介质来驱动或控制的安全阀。

  3:带补充载荷式安全法。在进口压力达到开启压力前始终保持有一增强密封的附加力,该附加力在达到阀门开启压力时可靠释放的安全阀。

  (九)按密封副的分类

  1:硬质合金对硬质合金密封副。适用于高温高压的场合,尤其是高温高压的过热蒸汽。

  2:2Cr13对2Cr13r密封副。使用于一般场合下的饱和蒸汽和过热蒸汽,或温度低于450℃其他介质的容器或管道上。

  3:阀座密封面为2Cr13,阀瓣密封面为硬质合金。使用于高压蒸汽及流速比较大、易对密封面造成冲刷的其它介质。

  4:阀座密封面为合金钢,阀瓣密封面为聚四氟乙烯。适用于石油或天然气介质,密封要求严格,但工作温度低于150℃的场合。

  5:密封副为奥氏体不锈钢。这种安全阀的阀体,阀盖多为奥氏体不锈钢,应用于介质中含有酸、碱等腐蚀性成分的场合。

  (十) 有无背压平衡机构分类

  1:背压平衡式安全阀。利用波纹管、活塞或膜片等平衡背压作用的原件,使阀门开高前背压对阀瓣上下两侧的作用相互平衡的安全阀。

  2:常规式安全法。不带背压平衡原件的安全阀。

  弹簧式安全阀工作原理及结构组成:

  工作原理:弹簧力大于介质作用于阀芯的正常压力(事先选定的压力值),阀芯处于关闭状态,当罐内介质压力超过允许压力时,弹簧受到压缩,使阀芯离开阀座,阀门自动开启,介质从中泄出、减压;当压力回到正常值时,弹簧压力又将阀芯推向阀座,阀门自动关闭。安全阀类的作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值,从而达到安全保护的目的。

  结构组成:

  阀体、阀座、密封面、定位环、阀瓣、垫片、弹簧座、阀盖、弹簧、弹簧座、传动杆、调节螺丝、护罩、铅封。

  图片

  弹簧式安全阀分类:

  根据安全阀开启高度不同,可分为:

  (1)微启式安全阀:是指阀瓣的开启高度为阀座喉径的1/40~1/20。  

  (2)全启式安全阀:是指阀瓣的开启高度一般不小于阀座喉径的1/4。

  全启式安全阀特点:

  ①是一种在开启高度范围内比例开启,随后就突然开启到全开位置的弹簧字节载荷安全阀,开启高度一般不小于1/4流道直径;

  ②全启式安全阀具有较大的排量,适用于气体、液体、蒸汽等介质的石油、化工、电站等管道系统的超压保护装置。

  微启式安全阀特点:

  是一种仅用于液体介质的直接作用式安全阀,其排量比全启式安全阀小。

  弹簧式安全阀名词术语:

  公称压力:是指阀体最大允许承受压力,如PN16、PN25、PN40、PN64 。

  公称压力代号用阿拉伯数字表示,其数值是以兆帕(MPa)为单位的公称压力值的10倍。 在我国,涉及公称压力时,为了明确起见,通常给出计量单位,以“MPA”表示。 

  公称通径:是指管路系统中所有管路附件用数字表示的尺寸,以区别用螺纹或外径表示的那些零件。

  公称通径是用作参考的经过圆整的数字,与加工尺寸数值上不完全等同。公称通径是用字母“DN”后紧跟一个数字标志。如公称通径250mm应标志为DN250。

  工作压力:工作压力是指安全阀阀体本身所能承受的正常压力。

  压力等级:是指弹簧的调压范围。

  例如:压力等级为0.7-1.0 MPa,就是指这台安全阀的开启压力是可以在0.7到1.0 Mpa范围内设定的,压力等级和排放压力、额定压力等之间没有什么太大的关系。

  整定压力:是指安全阀阀瓣在运行条件下开始开启时的预定压力,是在阀门进口处测量的表压力。即安全阀的开启动作的压力,达到这一压力值或超过时安全阀会打开,是人为设定的一个值,一般为最高工作压力的1.05-1.1MPa,都是比设备正常工作压力要大,比设备设计压力小的一个安全值。

  安全阀铭牌标定的整定压力是该安全阀出厂时的整定压力,对于弹簧式安全阀,是可以根据被保护设备的工况调节弹簧的缩紧量来调整整定压力,整定压力定期需要校核,否则安全阀一旦失灵起不到保护设备的作用。

  排放压力:是指整定压力加超过压力(超过压力是指超过安全阀整定压力的压力增量,通常用整定压力的百分数表示),亦即指阀瓣达到规定开启高度时的进口压力。排放压力的上限需服从国家有关标准或规范的要求。

  回座压力:安全阀排放后,阀瓣重新压紧阀座,介质停止排出时的进口压力。回座压力是表征安全阀使用品质的一个重要参数。

  开启压力(额定压力):安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的进口压力,在该压力下,开始有可测量的开启高度,介质呈可由视觉或听觉干支的连续排放状态。

  流道面积:指阀瓣进口端到关闭件密封面间流道的最小截面积,用来计算无任何阻力影响时的理论排量。

  流道直径:指对应用于流道面积的直径。

  开启高度:指阀瓣离开关闭位置的实际升程。

  理论排量:指流道截面积与安全阀流道面积相等的理想喷管的计算排量。

  排量系数:指实际排量与理论排量的比值。

  密封试验压力:进行密封试验的进口压力,在该压力下测量通过关闭件密封面的泄漏率。

  备注:PN≤1.6MPa的灰铸铁阀体和PN≥2.5MPa的碳素钢阀体,省略本代号。

  举例:弹簧式安全阀,型号:A42Y-40 。

  其代码含义为:

  A—类型代号,指安全阀;  

  4—连接形式代号,指法兰连接;

  2—结构形式代号,指封闭全启式;

  Y—阀座密封面材料代号,指硬质合金;  

  40—公称压力代号,指公称压力4.0MPa;

  阀体材料—碳素钢阀体,(因PN≥2.5MPa,故此处代码省略)

  安全阀校验(离线校验)

  (一)校验装置

  安全阀校验装置由校验台、气源和管路等部分组成。

  安全阀校验台:是指一种离线模拟安全阀工作环境,并使内部压力升高至安全阀起跳,同时可以通过该装置上的压力表显示安全阀的起跳压力的装置。可校验安全阀起跳压力(也叫开启压力、整定压力)密封试验压力。

  (二)校验周期

  1、安全阀应定期校验,一般每年至少进行一次校验,安全技术规范有相应规定的从其规定;

  2、经解体、修理或更换部件的安全阀,应当重新进行校验。

  (三)校验介质

  应当符合以下要求:

  1、用于蒸汽的安全阀,其试验需要用蒸汽进行,当实验装置能力有限时,如果可以在安装后进行调试的,可以用空气代替蒸汽进行试验;

  2、用于空气或其它气体的安全阀,其试验可以用空气进行;

  3、用于液体的安全阀,其试验可以用水进行。

  (四)校验项目

  1、校验前的检查。安全阀校验前要对安全阀进行清洗,然后将安全阀解体,检查各零部件。发现阀瓣和阀座的密封面、导向零件、弹簧、阀杆有损伤、锈蚀、变形等缺陷时,应该进行修理或更换。对阀体有裂纹、阀瓣与阀座粘死、弹簧严重变形、部件破损严重并且无法维修的安全阀应予以报废;

  2、整定压力试验。整定压力试验不得少于3次,每次都必须符合相应的规定。当整定压力小于或等于0.5MPa时,实测整定值与要求整定值的允许误差为±0.015MPa;当整定压力大于0.5MPa时,实测整定值与要求整定值的允许误差为±3%整定压力。

  3、密封性试验。整定压力调整合格后,应该降低并且调整安全阀进口压力进行密封性试验。当整定压力小于或等于0.3MPa时,密封性试验压力应当比整定压力低0.03MPa;当整定压力大于0.3MPa时,密封性试验压力为90%整定压力。

  4、有条件的还应该校验安全阀回座压力。

  安全阀校验(在线校验):

  安全阀在线检测仪

  1、安全阀在线检测仪的名称可谓众多,安全阀在线定压仪,安全阀在线整定仪,安全阀在线测试仪,安全阀在线校验仪,安全阀检测设备,等等。

  2、安全阀在线检测仪,是对安全阀进行检测、调校和整定的一种在线测试装置。它在检测安全阀时,不需要升高设备的工作压力,测试过程中生产可正常继续进行。特别是当管线上的压力不能升高时,就更显示出它的优越性。

  3、对于新装备的或大修后的安全阀,安装到管线上以后整定压力会发生改变,即和不带压时的整定参数不同。这时安全阀在线检测仪可对其进行在线带压调试,通过电脑显示出安全阀的开启压力和回座压力。

  4、该仪器也可对安全阀进行不带压试验,根据记录下的曲线,确定出安全阀的开启压力、回座压力和开启高度。并通过计算机比较整定时和使用中的测试结果,从而判断安全阀是否满足技术要求。

  弹簧式安全阀常见故障:

  1、安全阀漏气,主要原因是:

  (1)阀芯与阀座接触面不严密,对密封面进行研磨修复;

  (2)阀芯与阀座接触面有脏物,可手动将阀门开启几次,把脏物冲去 ;

  (3)阀杆偏斜,应重新装配 。

  2、安全阀到规定压力时不开启,主要原因是:

  (1)阀芯与阀座粘住,清洗;

  (2)弹簧式安全阀的弹簧调整压力过大,应重新调整。

  3、安全阀不在规定压力时就开启,主要原因是:

  (1)弹簧式安全阀的弹簧调整压力不够、弹簧失效或弹力不足,应重调或重换安全阀。

  (2)由于高温或腐蚀等原因造成弹簧松弛,应更换弹簧。

  4、安全阀启闭不清脆,主要原因是:

  (1)调节圈调整不当,应重新加以调整;

  (2)内部运动零件有卡阻现象,可能是由于装配不当,脏物混入或零件腐蚀等原因所造成,应查明原因消除之; 

  (3) 排放管道阻力过大,使阀门开启不足,排放管道应水平布置 。

  5、安全阀频跳,主要原因是:

  调节圈调整不当,使回座压力过高,应重新调整调节圈的位置,使安全阀回座压力保持合适值。

  6、安全阀颤振,主要原因是:

  (1)安全阀的选用不当,阀门的排放能力太大(相对于必须排放量而言),应当使选用阀门的额定排量尽可能接近设备的必需排放量;

  (2)进口管道的口径太小,小于阀门的进口通径,或进口管阻力太大,消除的方法是在阀门安装时,使进口管内径不小于阀门进口通径或者减少进口管道的阻力;

  (3)排放管道阻力过大,造成排放时过大的北压也是造成阀门颤振的一个因素,可以通过降低排放管道的阻力加以解决;

  (4)弹簧刚度过大,应选用刚度较小的弹簧 。

  安全阀选型的一般方法:

  安全阀的主要性能指标有:

  1)安全性。阀门出厂时按国家相关标准进行了强度试验与密封试验,确保阀门的机械性能符合国家标准的要求。

  2)灵敏性。阀门的起跳条压力、回座压力,在国家标准及用户要求的范围内,起跳压力准确、起跳迅速,回座压力稳定。

  3)密封性。阀门回座后密封性能优良,无泄漏。

  4)有排放量要求的安全阀,阀门起跳后排放量达到国家标准规定的要求之机械特性,阀门的密封性能及其它性能保持稳定,不发生变化。

  (一)一般原则:

  (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)高压给水设备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弹簧式安全阀,如储气罐、气体管道等。如果容器的工作介质有毒,易燃易爆,则选用封闭式的安全阀。

  (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)油罐顶部一般用液压安全阀,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。 

  (二)参数确定:

  1、工作压力级(压力等级)的确定

  弹簧的工作压力级则是指某一根弹簧所允许使用的工作压力范围,在该压力范围内,安全阀的开启压力(即整定压力)可以通过改变弹簧的预紧压缩量进行调节。同一公称压力的安全阀,根据弹簧设计要求,可以分为多种不同的工作压力级。

  选用安全阀时,应根据所需开启压力值确定安全阀的工作压力级。

  2、公称通径的确定

  安全阀的公称通径应根据被保护系统所必需的排放量来确定。所用安全阀的额定排量应大于并尽可能接近必需排放量。被保护系统所必需的排放量是指系统发生异常超压时为防止过分超压所必须排除的介质量,它是由系统或设备的工作条件、容量以及可能引起超压的原因等因素来决定。

  3、材质的确定

  选用安全阀的材质应考虑介质的工作温度、工作压力,介质性能以及材料的工艺性,经济性等多种因素。一般情况下用户可根据生产单位提供的安全阀样本中列举的不同型号安全阀的工作温度、压力范围以及代表性使用介质的种类进行选用。对材质有特殊要求时,可在订货时与生产单位协商解决。

  (三)一般安全阀订货须知

  订购一般安全阀应注明下列各项内容:

  1)安全阀的型号、公称通径、公称压力。

  2)安全阀的工作压力级或开启压力(整定压力)值。

  3)阀体材质及密封面材质。

 


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