先導式安全閥動作原理及應用失效分析

1、第37卷第4期化工機械493先導式安全閥動作原理及應用失效分析方學鋒 蔡文生（南京市鍋爐斥力容器檢驗研究院）摘 要 分析了先導式安全閥的結(jié)構(gòu)和工作原理，提出了先導閥的應用范圍。列舉了安全閥泄漏、導閥 趨壓不動作和字閥動作主閥不動作3種常見使用故障并提出解決方法。© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第37卷第4期化工機械4950圖1先導式安全閥（上導管接下腔）圖2先導式安全閥（上導管接上腔）方學鋒.男 1982年8月生工程師.江蘇省南京市 210（X2=

2、關鍵詞先導式安全閥開啟密封活塞 中圖分類號TQ055 8- 1文獻標識碼 B先導式安全閥（又稱脈沖式安全閥）,是一種 依旅從導閥排出介質(zhì)來驅(qū)動或控制主閥的安全 閥，導閥本身是標準的彈簧rt接載荷武安全 閥|11 o隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,仃油化工、熱電、燃 氣輸送等行業(yè)紛紛擴大生產(chǎn)規(guī)模越來越多的先 導式安全閥應用于仃油儲罐、熱電鍋爐和燃氣管 道等取要設備上。先導式安全閥的好壞，盲接影 響尋設備的安金運行筆者分析先導式安全閥的 結(jié)構(gòu)特點、應用范恂和匸作原理解析常見故障, 以期提高安全閥的管理水平。1結(jié)構(gòu)特點先導式安金閥山主閥、導閥及控制冋路組成. 導閥為彈簧式安全閥，主要冬件仃閥體、閥瓣、彈 簧和閥

3、桿等，通過調(diào)幕彈簧壓縮量來調(diào)IV安全閥文章編號 0254-6094（ 2010） 04-（M9>03的整定壓力，使得主閥根據(jù)此壓力來開啟和關閉。 主閥仃單排汽和雙排汽兩種結(jié)構(gòu),主要山閥體、閥 瓣、彈簧、活塞室和導向套等冬件組成。主閥和導 閥之間仃上下兩根連接導管，在導管上通向主閥 活塞室和導閥進I腔的通道節(jié)點上設置一浮動堵 閥。先導式安全閥正常丁作時.浮動堵閥呈懸浮 狀態(tài)，一貝安全閥開啟，則堵閥迅速第向一邊起密 封作用。2工作原理根據(jù)導閥上導管連接主閥活塞室的上下不同 腔室，町將先導式安全閥分成兩種不同形式:對于 導閥上導管連接主閥活塞式閥瓣下腔的結(jié)構(gòu)如圖 1所正常工作狀態(tài)下，閥瓣上腔和

4、下腔均為外 界人氣壓力，在開啟狀態(tài)下下腔為介質(zhì)壓力：刈 于導閥上導管連接主閥活塞式閥瓣上腔的結(jié)構(gòu)如 圖2所示，正常工作狀態(tài)下，主閥上腔為介質(zhì)壓 力，導閥開啟瞬間，上腔壓力向大氣排放。導管連 接形式不同，工作原理就有差別。2 1導閥上導管連接主閥下腔導閥上導管連接主閥活塞式閥瓣卜腔結(jié)構(gòu)的 先導式安全閥的工作原理為：安全閥止常工作狀 態(tài)卜；主閥進口與導閥進口相通均有相同的系統(tǒng) 介質(zhì)用力。主閥活塞式閥瓣上腔與大氣相通為外 界壓力下腔通過導閥上導管也與外界相通為外 界壓力。進口壓力低于導閥開啟壓力時,在彈簧 預緊力的作用下，主閥和導閥均保持密封。當主 閥進口壓力升高到預定的開啟壓力時.導閥開啟， 導閥

5、閥瓣上移與上密封而接觸密封，向外界排放 通道密封，主閥進口處的介質(zhì)通過流道進入主閥 活塞式閥瓣下腔，山于活塞作用而積人，推動活塞 式閥瓣向上運動，迅速開啟，達到排放狀態(tài)。當主閥進口壓力下降到標準規(guī)定的回座壓力 時，導閥閥瓣下移與F密封而接觸.此時向外界排 放通道打開，主閥進丨I處介質(zhì)進入活寒貢閥瓣下 腔的流道密封活塞式閥瓣下腔的介質(zhì)通過導閥 排放到外界活塞推力降低，在彈簧力的作用卜； 主閥迅速關閉.此時先導式安金閥冋到iE常T.作 狀態(tài)。2 2導閥上導管連接主閥上腔導閥上導管連接主閥活欒式閥瓣上腔結(jié)構(gòu)的 工作原理為：先導式安全閥處于正常工作狀態(tài)時, 進口壓力低于導閥開啟壓力.主閥和導閥均保持

6、密封。此時導閥未動作，主閥導閥進口與主閥活 塞式閥瓣上腔和通壓力相同。當主閥進口壓力 升高到導閥預定的開啟壓力值時，導閥開啟，主閥 活塞式閥瓣上腔的介質(zhì)通過&閥向外泄出，與此 同時浮動堵閥靠向一邊，將主閥進口通向主閥活 塞式閥瓣上腔的流道密封,但主閥進口和導閥進 I腔室仍舊連通。因此主閥閥瓣迅速升起達到 排放狀態(tài)。當主閥進口壓力下降到標準規(guī)定的回座壓力 時，導閥閥瓣下移與密封面接觸冋座。此時浮動 站閥迅速冋到懸浮狀態(tài)，而主閥進口介質(zhì)斥力迅 速進入主閥活塞式閥瓣的上腔,兩側(cè)壓力III同。 111于主活塞式閥瓣的活塞有效血枳大于主閥閥瓣 密封面中徑的而積，向下作用力大,因此主閥迅速 關閉。

7、此時先導式安全閥回復到正常工作狀態(tài)。 3應用范圍根據(jù)先導式安全閥的結(jié)構(gòu)特點，其適用于以 下兒種場合：a密封要求高的工況。先導式安全閥的主 閥口 J以設計成依靠工作介質(zhì)來密封的形式，也可 對閥瓣施加比H接作用式安全閥人得名的機械瑕 荷密封比壓大，因而具有卜常良好的密封性能。b排放而積婆求大或藥定壓力要求高的工 況。主閥通徑易于設計成人口徑形式，導閥的整 定壓力叮以達到入口法蘭的額定磅級。c出口有較大附加背壓的工況。先導式安 全閥的導閥原理上是平衡設計的，排放通向人氣 或內(nèi)部平衡動作性能不受出口附加廿壓的影 響d設備操作壓力與整定壓力II?常接近的場 合。動作過程由主閥和導閥二者配合控制，不像 單

8、個艸簧直接載荷式安全閥那樣靈敏。e大熨低壓儲讎。格定壓力町控制得很 小,如低壓膜片式f工藝要求控制超斥位遜與允許排放位雖 較遠的場合。可通過導管的長短設計來達到使用 要求,如鍋爐汽包和過熱器集箱上的安全閥。對于工作介質(zhì)中含竹較多的雜質(zhì)，一方而容 易堵塞導管較小的通道.另一方面容易対活塞缸 休表而增人摩擦力，使用中應加裝過濾器或采取 測量管線凈化處理措施。4常見故障及解決方法先導式安全閥使用過程屮，常出現(xiàn)主閥導閥 泄漏、導閥超壓不動作和導閥動作主閥不動作等 現(xiàn)象。4. 1主閥導閥泄漏先導式安全閥泄漏是由于密封失效引起主 要的原因及解決方法右：a密封而夾雜臟物。通過開啟排放沖跑雜 物。b密封而機械

9、損傷.出現(xiàn)裂紋泄漏。根據(jù) 缺陷大小，可通過堆焊、乍削、研蘑和更換零部件 方式解決。c機械部分動作不靈敏銹蝕卡塞不復位。 可通過解體清洗、潤滑解決。d材料失效。密封墊、（）形圈等易老化變 形，要做到定期檢査更換。4 2導閥超壓不動作導閥超壓不動作的原因及解決措施如F:a導閥密封而銹蝕粘合或材料變形。此問 題與氏接載荷式安全閥類似通過修理更換解決。b導閥下導管堵寒。由于介質(zhì)物性、管路 夾雜焊渣雜質(zhì)等原I人I.容易堵塞較細的導管造成 壓力輸送不暢導閥進口床力遠低于主閥進口斥 力，使用中應做好過濾和定期吹掃工作。c導閥彈簧過緊，超過要求的預緊力應亜 新檢測。4 3導閥動作而主閥拒動導閥動作而主閥拒動的

10、原因及解決措施如下：a主閥活塞運動I；阻，摩擦力過大。檢修 過程屮，要對活塞室內(nèi)表而、活來環(huán)進彳亍淸潔潤滑 處理，活塞環(huán)與活塞套間隙根據(jù)力和通徑大小仃 一適中值，過大或過小都將影響動作性能。b導閥排氣帚過小，不足以引起主閥活寒 運動。解決方法是選擇匹配的主閥和導閥，增大 導閥的行程和關小節(jié)流閥開度，增加進入主閥活 塞室的氣最,推動主閥動作宀。c主閥活塞腔漏氣，作用于活塞上的力小， 不能運動。主要原因是長期使用后，活塞瞬損嚴 農(nóng).達不到氣密性要求,需更換匹配的活塞及活塞 壞。5結(jié)束語先導式安全閥是設備安全保護的放后一道防 線，只有允分學握其結(jié)構(gòu)特點和工作原理，了解常 見故障并進行合理分析.刀能避

11、免問題的發(fā)生或 在發(fā)生問題時從容解決.雖終保證設備的安全運 行。參考文獻I林瑞義陳玉龍.先導式安全閥的設計.閥門，2008 (6): 8- 102 API BP576 Inspeclim of PressuiH*Relfevahg Devices3 API Std 62Q Desand Cunstmctiai of Laige W ell«l L<m-Pressure Storage fanks4奏英.張艷波.脈沖安全閥故障分析.科技情報開發(fā)與 經(jīng)決.2005. 15( 14): 263 2M(收稿日期:2009-12-OSt 修回日期:2010-12-30)© 19

12、94-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第37卷第4期化工機械#© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第37卷第4期化工機械#(上接第446頁)參考文獻1趙艷梅.鄭國芬.焦炭塔礎座環(huán)縫裂因及安全分析.化丁設備與管道，200L 38(6)： 33 392李一瑋.延遲焦化裝置焦炭塔的變形、開裂機理和安全分析.壓力容器.19X9. 16(4

13、): 61- 663鄧肖明，蔡業(yè)彬.在役焦炭塔的安全檢驗及綜介評定.廣東石油化工高等?？茖W校學報,200Q 10(4): 31 374劉大it. r焦炭塔的檢驗安全分析.石油化工安全技術.2001. 16( 3): 21 255陳孫藝.焦炭塔防變形設計的數(shù)值分析方法及應用.石油機械.2003, 31( 10): 92 966王正.游進，王盤等.値炭塔瞬態(tài)傳熱過程的數(shù)值模擬及應力持性分析.壓力容器.2005 22(10): 23 27(收稿日期：2(X)9-! 1-27)© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing H

14、ouse. All rights reserved, 第37卷第4期化工機械#© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第37卷第4期化工機械#Stability Analysis of the Effect of the Ratchets w ithTheimoMotors ofCoke TcwersLIGuocheng ZHANG Wen WU Na(China Uni ersih (f Pelrolemi. Dongy rig. 25706 L Slu

15、uulong, Chinu)Abstract A stability analysis of coke taveiB was peribm ed ushg comnon stability ana is medial and f h itr ekinent stability iuiaksism ehod The result shows that there w ere rad uJ axia 1 aiul cuciunfeivntial stresses h the tav er walls the them al stress accounted 仏 rm ajor c(inp(Hients and had a givater h fluence It was conceded tliat the coke tav ers could satisfy stability cond it i)ns evakiatecl us ing stability sLuulaxIs The fh ite ekin e»t s