安全閥基本知識講義

1、安全閥培訓(xùn)講義之一安全閥基本知識黃光禹 編2010年9月目錄1 安全閥的用途和作用原理2 對安全閥的要求2.1 對安全閥的基本要求2.2 有關(guān)安全閥性能的術(shù)語2.3 安全閥的主要性能指標(biāo)3 安全閥的種類及其特點(diǎn)3.1 按作用原理分類3.2 按動作特性分類3.3 按開啟高度分類3.4 按有無背壓平衡機(jī)構(gòu)分類3.5 按出口側(cè)是否密封分類4 安全閥的主要結(jié)構(gòu)型式5 安全閥的選用5.1 安全閥型號編制方法5.2 如何選擇安全閥類型5.3 如何確定安全閥的流道直徑和公稱通徑5.4 選用安全閥所需的數(shù)據(jù)6 安全閥的安裝和試驗(yàn)要求6.1 安全閥的安裝要求6.2 安全閥的試驗(yàn)要求1 安全閥的用途和作用原理安全

2、閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓設(shè)備的保護(hù)裝置，用來防止受壓設(shè)備中的壓力超過設(shè)計(jì)允許值，從而保護(hù)設(shè)備及其運(yùn)行人員的安全。由于安全閥可以不依賴任何外部能源而動作，所以常常作為受壓設(shè)備的最后一道保護(hù)裝置。從這個(gè)意義上說，它的作用是不能用其他保護(hù)裝置來代替的。當(dāng)受壓設(shè)備中介質(zhì)的壓力由于某種原因而異常升高，達(dá)到預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，安全閥自動開啟，繼而全量排放，以防止壓力繼續(xù)升高；當(dāng)介質(zhì)壓力由于安全閥的排放而降低，達(dá)到另一預(yù)定值時(shí)，閥門又自動關(guān)閉，阻止介質(zhì)繼續(xù)排出。當(dāng)介質(zhì)壓力處于正常工作壓力時(shí)，閥門保持關(guān)閉和密封狀態(tài)。以下分別以彈簧直接載荷式安全閥和先導(dǎo)式安全閥為例，進(jìn)一步說明安全閥的作用原理。圖1-1是彈簧直

3、接載荷式安全閥的示意圖。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備中（即安全閥進(jìn)口處）介質(zhì)處于正常工作壓力時(shí)，彈簧載荷大于介質(zhì)靜壓力對閥瓣的作用力，使閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。上述兩個(gè)作用力的差值產(chǎn)生使閥瓣和閥座（統(tǒng)稱為關(guān)閉件）密封面間相互壓緊的力（即密封力）。只要這個(gè)密封力足夠大（相對于由密封面及介質(zhì)狀況決定的必需密封力而言），就能阻止介質(zhì)泄出，使閥門達(dá)到必要的密封性。如果介質(zhì)壓力升高，超過正常工作壓力時(shí)，密封力就隨之減小。小到一定程度時(shí)，介質(zhì)開始泄出（稱為“前泄”）。隨著介質(zhì)壓力進(jìn)一步升高，當(dāng)介質(zhì)對閥瓣的作用力同彈簧力達(dá)到平衡時(shí)，閥瓣開始脫離閥座而升起，稱為“開啟”。壓力繼續(xù)升高時(shí)，閥瓣達(dá)到設(shè)計(jì)的開啟高度，作全量排放。只要閥門

4、的排量足夠大，設(shè)備中的壓力就會降低。壓力降低到一定程度時(shí)，閥門由于彈簧力的作用而重新關(guān)閉。 圖1-1 彈簧直接載荷式安全閥示意圖先導(dǎo)式安全閥由主閥和導(dǎo)閥組成。導(dǎo)閥隨設(shè)備介質(zhì)壓力的變化而動作，主閥則由導(dǎo)閥的驅(qū)動或控制而動作。圖1-2是先導(dǎo)式安全閥的動作原理圖。當(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀況時(shí)，導(dǎo)閥閥瓣處于關(guān)閉狀態(tài)。系統(tǒng)壓力從主閥進(jìn)口通過導(dǎo)管和導(dǎo)閥傳入主閥閥瓣（活塞）上方氣室。由于活塞面積大于閥瓣密封面面積，系統(tǒng)壓力對閥瓣產(chǎn)生一個(gè)向下的合力，使主閥處于關(guān)閉、密封狀態(tài)。 圖 1-2 先導(dǎo)式安全閥動作原理當(dāng)系統(tǒng)壓力升高達(dá)到整定壓力時(shí)，導(dǎo)閥開啟，同時(shí)滑閥向上移動封閉導(dǎo)閥的進(jìn)氣通道。主閥閥瓣上方氣室的介質(zhì)經(jīng)

5、由打開的導(dǎo)閥排出，使主閥閥瓣上方壓力降低。主閥閥瓣在進(jìn)口壓力的推動下打開而使系統(tǒng)卸壓。當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到一定值時(shí)，導(dǎo)閥回座并帶動頂桿頂開滑閥。系統(tǒng)壓力再次通過導(dǎo)閥傳入主閥閥瓣上方氣室，并推動主閥閥瓣關(guān)閉。2 對安全閥的要求2.1 對安全閥的基本要求安全閥的功能是通過下列動作過程來實(shí)現(xiàn)的：1. 安全閥處于關(guān)閉密封狀態(tài)；2. 安全閥開啟（或稱初始開啟）；3. 安全閥排放（或稱全開啟）；4. 安全閥關(guān)閉（或稱回座）并恢復(fù)密封。對安全閥的基本要求就是同上述動作過程聯(lián)系在一起的，主要有以下幾點(diǎn)： 必要的密封性當(dāng)被保護(hù)設(shè)備處于正常運(yùn)行壓力時(shí)，安全閥應(yīng)保持必要的密封性。安全閥的泄漏意味著介質(zhì)和能量的持續(xù)損耗，

6、過大的泄漏甚至?xí)绊懙皆O(shè)備和系統(tǒng)的正常工作；持續(xù)的泄漏還會造成對安全閥密封面的沖蝕，這將使泄漏加劇，以致發(fā)展到不能正常工作的地步。對于安全閥來說，使其關(guān)閉件保持良好的密封比起截止類閥門要困難得多。這是因?yàn)榘踩y關(guān)閉件密封面之間相互壓緊的密封力決定于閥門整定壓力（即開啟壓力）同設(shè)備運(yùn)行壓力的差，是一個(gè)不大的值。因此，對于安全閥特別是金屬密封面的安全閥，要達(dá)到完全無泄漏是十分困難的。但必須把泄漏率控制在標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范允許的范圍內(nèi)。 可靠地開啟當(dāng)進(jìn)口壓力達(dá)到預(yù)先整定的壓力值時(shí)，安全閥應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確地開啟（初始開啟）。換言之，安全閥的開啟壓力對其整定壓力的偏差應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。 穩(wěn)定地排放當(dāng)閥進(jìn)口壓

7、力繼續(xù)升高到超過整定壓力一個(gè)規(guī)定的數(shù)值時(shí)，安全閥應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的開啟高度，進(jìn)入排放狀態(tài)。排放壓力（全開啟壓力）應(yīng)小于或等于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值。排放應(yīng)是穩(wěn)定的，即沒有頻跳、顫振、卡阻等現(xiàn)象。因?yàn)檫@些現(xiàn)象會導(dǎo)致安全閥排放能力降低，并可能損壞關(guān)閉件密封面，還會引起被保護(hù)設(shè)備和系統(tǒng)內(nèi)較大的壓力波動，在液體介質(zhì)的場合甚至可能造成水擊。 適時(shí)地關(guān)閉由于安全閥的排放而使設(shè)備和系統(tǒng)中的壓力降低之后，安全閥應(yīng)適時(shí)地關(guān)閉（亦稱回座）?；刈鶋毫^低意味著介質(zhì)和能量的過多損耗，也會給設(shè)備和系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行增加困難。但回座壓力也不宜過高。如果回座壓力高到接近開啟壓力，容易導(dǎo)致閥門重新開啟，造成閥門頻跳?；刈鶋毫^高也不利于安

8、全閥在關(guān)閉后重新建立密封。在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中對回座壓力的合適范圍也作了規(guī)定。 關(guān)閉后的密封安全閥關(guān)閉后，應(yīng)能有效地阻止介質(zhì)繼續(xù)流出，并重新達(dá)到密封狀態(tài)。但安全閥在開啟之后重建密封要比維持既有的密封狀態(tài)更加困難。多種因素會影響到關(guān)閉后的密封，如介質(zhì)的狀況（是否含有固體顆粒，排放時(shí)是否發(fā)生結(jié)晶或結(jié)焦等），排放過程中閥門零件溫度分布的變化，關(guān)閉過程的動作特性及回座壓力的高低等。在上述對安全閥的基本要求中，可靠地開啟并穩(wěn)定地排放是首要的要求，因?yàn)榘踩y防超壓的功能正是通過其排放過程來實(shí)現(xiàn)的?；刈兔芊庖箅m然也很重要，但相比之下還是第二位的。此外，安全閥同爆破片、折斷銷、易熔塞等只能使用一次的壓力釋放

9、裝置不同，是一種可以多次使用的“重閉式”壓力釋放裝置。因而還要求其動作性能具有滿意的重復(fù)性。在有關(guān)安全閥試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)中，通常要求對同一工況下的動作試驗(yàn)至少進(jìn)行三次，就是為了確認(rèn)安全閥動作的重復(fù)性。2.2 有關(guān)安全閥性能的術(shù)語對安全閥的基本要求，體現(xiàn)在安全閥的主要性能指標(biāo)中。為了說明這些性能指標(biāo)，有必要了解涉及安全閥性能的一些術(shù)語。1. 整定壓力（Set pressure）亦稱開啟壓力或初始開啟壓力，是安全閥閥瓣在運(yùn)行條件下開始從閥座上升起時(shí)的進(jìn)口壓力。從理論上講，在該壓力下，由介質(zhì)壓力產(chǎn)生的使閥瓣開啟的力同使閥瓣保持在閥座上的力相互平衡。而在實(shí)踐中，所謂閥瓣開始升起，通?？梢杂孟铝蟹椒▉砑右耘袛?/p>

10、：一是在測量閥瓣開啟高度的位移傳感器上出現(xiàn)首次位移指示；二是憑視覺或聽覺感知介質(zhì)開始連續(xù)地排出。2. 排放壓力（Relieving pressure）閥瓣達(dá)到設(shè)計(jì)開啟高度時(shí)的閥進(jìn)口壓力。3. 超過壓力（Over pressure）排放壓力與整定壓力之差。4. 額定排放壓力（Rated relieving pressure）標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的排放壓力上限值。5. 回座壓力（Re-seating pressure）安全閥排放后閥瓣重新與閥座接觸，即開啟高度再變?yōu)榱銜r(shí)的進(jìn)口壓力。6. 啟閉壓差（Blowdown）整定壓力與回座壓力之差。7. 密封試驗(yàn)壓力（Leak test pressure）進(jìn)行密封

11、試驗(yàn)時(shí)的閥進(jìn)口壓力。在該壓力下測量通過關(guān)閉件密封面的泄漏率。8. 背壓力（Back pressure）安全閥出口壓力。9. 附加背壓力（Superimposed back pressure）安全閥開啟之前在閥出口處已存在的壓力。是由其他壓力源在排放系統(tǒng)中引起的，也稱為靜背壓。10. 排放背壓力（Built-up back pressure）安全閥開啟后，由于介質(zhì)通過排放系統(tǒng)排放而在閥出口處產(chǎn)生的壓力。是由排放系統(tǒng)對排放介質(zhì)的阻力而引起的。也稱為動背壓。11. 冷態(tài)試驗(yàn)差壓力（CDTP即Cold differential test pressure）安全閥在試驗(yàn)臺上調(diào)整到開啟時(shí)的進(jìn)口壓力。該壓力

12、包含了對背壓力及溫度等運(yùn)行條件所作的修正。12. 流道面積（Flow area）閥進(jìn)口端到關(guān)閉件密封面之間流道的最小截面積。亦稱喉部面積。13. 流道直徑（Flow diameter）對應(yīng)于流道面積的直徑。亦稱喉徑。14. 開啟高度（Lift）閥瓣離開關(guān)閉位置的實(shí)際行程。15. 簾面積（Curtain area）當(dāng)閥瓣在閥座上方升起時(shí)，在它們的密封面之間形成的圓柱面形或圓錐面形通道面積。16. 排放面積（Discharge area）閥門排放時(shí)流體通道的最小截面積。對于全啟式安全閥，排放面積等于流道面積；對于微啟式或中啟式安全閥，排放面積等于簾面積。17. 理論排量（Theoretical f

13、lowing capacity）一個(gè)流道截面積與安全閥流道面積相等的理想噴管的計(jì)算排量。計(jì)算理論排量時(shí)，假定噴管無阻力，介質(zhì)作等熵流動，噴管前壓力為額定排放壓力。18. 實(shí)際排量（Measured flowing capacity）當(dāng)閥前壓力為額定排放壓力時(shí)由試驗(yàn)測定的實(shí)際通過安全閥的排量。由于安全閥的流道與噴管的流道有差別，由于實(shí)際上存在流動阻力，所以實(shí)際排量小于理論排量。19. 排量系數(shù)（Coefficient of discharge）實(shí)際排量與理論排量的比值。20. 額定排量（Certified capacity）實(shí)際排量中允許作為安全閥應(yīng)用基準(zhǔn)的那一部分。其值為實(shí)際排量乘以減低系數(shù)（

14、通常取0.9）。21. 額定排量系數(shù)（Rated coefficient of discharge）額定排量與理論排量的比值。通常把幾次測定的排量系數(shù)的平均值乘以減低系數(shù)作為額定排量系數(shù)。22. 機(jī)械特性（Mechanical characteristics）指安全閥機(jī)械動作的特性。包括回座特性是否良好，有無頻跳、顫振和卡阻等現(xiàn)象。23. 頻跳（Chatter）閥瓣迅速、異常地來回運(yùn)動，在運(yùn)動中閥瓣接觸閥座。24. 顫振（Flutter）閥瓣迅速、異常地來回運(yùn)動，在運(yùn)動中閥瓣不接觸閥座。2.3 安全閥的主要性能指標(biāo)性能指標(biāo)是對安全閥性能要求的具體化。這些指標(biāo)在安全閥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)鍋爐和壓力容

15、器的規(guī)范中作了規(guī)定。以下所列是一些主要的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：GB/T 12241 安全閥一般要求GB/T 12243 彈簧直接載荷式安全閥GB/T 12242 壓力釋放裝置 性能試驗(yàn)規(guī)范勞動部壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程勞動人事部蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程ZBJ 98013 電站安全閥技術(shù)條件ISO 4126-1 安全閥 第一部分 一般要求ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范：第卷動力鍋爐建造規(guī)則，第卷核動力裝置設(shè)備建造規(guī)則 ，第卷壓力容器建造規(guī)則ASME PTC 25 壓力釋放裝置 性能試驗(yàn)規(guī)范API RP 520 煉廠壓力釋放裝置的選型、確定通徑及安裝API Std. 527 壓力釋放閥的閥座密封性JIS B82

16、10 蒸汽及氣體用彈簧安全閥BS 1123 空氣儲器及壓縮空氣裝置用的安全閥、儀表和其他安全附件規(guī)范BS 6759 第一部分 蒸汽及熱水用安全閥技術(shù)規(guī)范德國壓力容器規(guī)范AD-A2 防超壓安全裝置安全閥德國蒸汽鍋爐技術(shù)規(guī)范TRD 421 壓力釋放裝置用于、和組蒸汽鍋爐的安全閥安全閥的主要性能指標(biāo)包括排放壓力、啟閉壓差、整定壓力偏差等動作性能指標(biāo)，以及用密封試驗(yàn)壓力和允許泄漏率來表示的密封性能指標(biāo)。表2-1至表2-4列出了一些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中對安全閥主要性能指標(biāo)的規(guī)定。表2-1 蒸汽用安全閥動作性能指標(biāo)表2-2 氣體用安全閥動作性能指標(biāo)表2-3 液體用安全閥動作性能指標(biāo)表2-4 安全閥密封性能指標(biāo)3

17、安全閥的種類及其特點(diǎn)安全閥的種類頗多，其分類方法不一而足?，F(xiàn)擇其主要者分述如下。3.1 按作用原理分類 直接作用式安全閥也稱直接載荷式安全閥（Direct-loaded safety valve）。是在工作介質(zhì)的直接作用下開啟的。即依靠工作介質(zhì)壓力產(chǎn)生的作用力來克服彈簧或重錘等加于閥瓣的機(jī)械載荷（直接載荷），使閥門開啟。它具有結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)快速、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)橐揽繖C(jī)械加載，其載荷大小受到限制，也就限制了口徑和壓力的范圍。同時(shí)，這類安全閥關(guān)閉件密封面上的密封力決定于閥門整定壓力與系統(tǒng)正常運(yùn)行壓力之差，是一個(gè)不大的值，所以要達(dá)到良好的密封就比較困難。尤其對于金屬密封面的情形更是如此。為了達(dá)

18、到密封，需要采取特殊的結(jié)構(gòu)形式和進(jìn)行精細(xì)的加工與裝配。在直接作用式安全閥中有一類特殊的形式，即帶補(bǔ)充載荷的安全閥（Supplementary loaded safety valve）。圖3-1是這類安全閥的一個(gè)例子。這種安全閥除依靠彈簧加載外，在其進(jìn)口壓力達(dá)到整定壓力之前還始終保有一個(gè)由外部能源（氣力的、電磁力的等等。圖3-1中為作用在活塞上方的壓縮空氣）提供、用來增強(qiáng)密封的補(bǔ)充載荷。該補(bǔ)充載荷在介質(zhì)壓力達(dá)到整定壓力時(shí)應(yīng)可靠地釋放掉，否則就會阻礙安全閥的正常開啟。圖3-1 非直接作用式安全閥這種安全閥不是或不完全是在工作介質(zhì)的直接作用下開啟的。它們又可區(qū)分為下列兩種形式： 先導(dǎo)式安全閥 (Pi

19、lot operated safety valve)先導(dǎo)式安全閥由主閥和導(dǎo)閥組成。導(dǎo)閥隨設(shè)備介質(zhì)壓力的變化而動作，主閥則由導(dǎo)閥的驅(qū)動或控制而動作。導(dǎo)閥本身通常是一個(gè)直接作用式安全閥。但有時(shí)也采用其他形式的閥門例如電磁安全閥作為導(dǎo)閥，或者把它與直接作用式導(dǎo)閥并用，即對同一主閥設(shè)置多重導(dǎo)閥控制。先導(dǎo)式安全閥的主閥可以不依靠機(jī)械加載，所以其口徑和壓力不受限制。它的主閥還可以設(shè)計(jì)成依靠工作介質(zhì)壓力來密封的形式，因而具有良好的密封性。此外，它的動作很少受背壓變化的影響。由于上述這些原因，先導(dǎo)式安全閥同直接作用式安全閥一樣得到了廣泛的應(yīng)用。這種安全閥的缺點(diǎn)在于它的可靠性同主閥和導(dǎo)閥兩者有關(guān)，而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)

20、雜。在一些特別重要的應(yīng)用場合為了提高可靠性往往需要采用多重導(dǎo)閥控制，這就更增加了其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。 帶動力輔助裝置的安全閥 (Assisted safety valve)在這種安全閥中，借助一個(gè)動力輔助裝置，可以在低于正常開啟壓力的情況下強(qiáng)制使閥門開啟。如果輔助裝置失靈，閥門仍能如直接作用式安全閥一樣動作。圖3-1所示的閥門，當(dāng)壓縮空氣是從活塞下方進(jìn)入時(shí)，就是一個(gè)帶動力輔助裝置的安全閥。這種安全閥適用于需要開啟壓力很接近工作壓力的場合，需要定期開啟安全閥以吹除粘著、凍結(jié)的介質(zhì)的場合。同時(shí)也為運(yùn)行人員提供了一種在緊急情況下強(qiáng)制開啟安全閥的手段。3.2 按動作特性分類 比例作用式安全閥即泄放閥（R

21、elief valve）如圖3-2所示，這種閥門的開啟高度（h）系隨壓力（P）的升高而逐漸變化，即具有開啟高度同壓力升高值大體成比例的特點(diǎn)。這種安全閥適合用于液體介質(zhì)的場合，因?yàn)槠溟_啟和關(guān)閉過程比較平穩(wěn)，不致引起被保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)液體壓力很大波動。它也適用于系統(tǒng)的必需排量不是固定值的情形，因?yàn)槠溟_啟高度可在一定范圍內(nèi)隨系統(tǒng)排量和壓力的不同而變化。tP,h h P圖3-2 兩段作用式安全閥或突跳動作式安全閥即安全閥（Safety valve）如圖3-3所示，這種安全閥的開啟過程分為兩個(gè)階段：其前一階段，閥瓣是隨壓力的升高而比例開啟的；而在壓力升高一個(gè)不大的數(shù)值之后，閥瓣的開啟即進(jìn)入第二階段，就是在壓力

22、幾乎不再升高的情況下急速地開啟到規(guī)定的開啟高度。這種安全閥適用于氣體介質(zhì)。氣體在排放時(shí)伴隨著很大的體積膨脹，如果沒有突然的急速開啟過程就難以保證在壓力升高不多的條件下快速地釋放介質(zhì)。兩段作用式安全閥由于具有突開動作，因而能在規(guī)定的升壓限度內(nèi)達(dá)到較大的開啟高度。但這種安全閥不能用于液體介質(zhì)。因?yàn)槠浼彼匍_啟，特別是急速關(guān)閉的動作會引起被保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)液體壓力很大的波動，甚至造成水擊。P,h h t P圖3-3 安全泄放閥（Safety relief valve）依其工作介質(zhì)不同（氣體或液體），這種閥門的動作特性可為突跳動作式，或?yàn)楸壤饔檬健?.3 按開啟高度分類 微啟式安全閥我國生產(chǎn)的微啟式安全閥主

23、要有開啟高度大于等于1/40流道直徑和開啟高度大于等于1/20流道直徑的兩種。微啟式安全閥的動作特性是比例作用式的。 全啟式安全閥其開啟高度大于等于1/4流道直徑。此時(shí)，簾面積大于流道面積。這種安全閥的動作特性屬于兩段作用式。 中啟式安全閥開啟高度介于微啟式與全啟式之間。其動作特性通常相當(dāng)于安全泄放閥。3.4 按有無背壓平衡機(jī)構(gòu)分類如圖3-4所示，當(dāng)安全閥不帶背壓平衡機(jī)構(gòu)時(shí)，背壓對閥瓣產(chǎn)生一個(gè)向下的合力。如果背壓是變化的，背壓對閥瓣產(chǎn)生的向下合力也是變化的。這一變化就會導(dǎo)致安全閥開啟壓力的變化。圖3-4 背壓平衡式安全閥在這種安全閥中設(shè)置了諸如波紋管、活塞或膜片之類平衡背壓作用的元件。這些元件

24、的有效面積等于安全閥關(guān)閉件密封面積，所以在閥門開啟之前，背壓（附加背壓）對閥瓣上下兩側(cè)的作用力相互平衡。附加背壓的變化不會影響到開啟壓力的大小。背壓平衡式安全閥適用于下列情形： 附加背壓是變化的，且其變化量（相對于開啟壓力而言）較大時(shí)。此時(shí)為避免附加背壓的變化對開啟壓力產(chǎn)生過大的影響，必須采用背壓平衡式安全閥。例如，當(dāng)開啟壓力的允許偏差為3%時(shí)，如果附加背壓的變化量超過整定壓力的6%，則僅僅由于附加背壓變化造成的開啟壓力偏差就會超過允許值了。 排放背壓超過允許的超過壓力，例如當(dāng)允許超過壓力為10%整定壓力而排放背壓超過10%整定壓力時(shí)。對于常規(guī)式安全閥，過高的排放背壓會使閥瓣升力減小，導(dǎo)致閥門

25、動作不穩(wěn)定，產(chǎn)生頻跳或顫振。而對于平衡式安全閥，排放背壓對閥瓣升力的影響則較小。產(chǎn)生% 總背壓（附加背壓加排放背壓）通常不超過整定壓力的50%。應(yīng)當(dāng)指出，背壓平衡式安全閥雖然能夠避免閥門開啟之前背壓（即附加背壓）的變化對開啟壓力的影響，但卻無法完全消除背壓對閥門開啟后動作性能的影響，所以應(yīng)對總背壓值給予限制。即便在上述限制范圍內(nèi)，由于背壓會對閥瓣的未平衡部分產(chǎn)生一個(gè)關(guān)閉力，從而可能導(dǎo)致開高減小而使排量減少，因此還應(yīng)進(jìn)行對排量的背壓修正。 常規(guī)式安全閥常規(guī)安全閥是相對于背壓平衡式安全閥而言的。它不帶背壓平衡機(jī)構(gòu)，適用于下列情形： 排放背壓不超過允許的超過壓力。例如當(dāng)允許的超過壓力為整定壓力的10

26、%時(shí)，排放背壓應(yīng)不超過整定壓力的10%。 附加背壓為固定值，或者附加背壓相對于開啟壓力而言變化量不大的場合。但對于氣體介質(zhì)，如果在背壓力作用下閥門的排放處于亞臨界流動狀況（當(dāng)背壓力與排放壓力之比大于臨界壓力比時(shí)），則應(yīng)進(jìn)行對排量的背壓修正。3.5 按出口側(cè)是否密封分類 封閉式安全閥這類安全閥的出口側(cè)是對大氣密封的。當(dāng)用于有毒、有害、易燃等介質(zhì)時(shí)為了防止介質(zhì)向周圍環(huán)境逸出，或?yàn)榱嘶厥张欧诺慕橘|(zhì)，以及當(dāng)存在附加背壓時(shí)，都應(yīng)采用封閉式安全閥。 開放式安全閥安全閥的出口側(cè)向大氣開放。當(dāng)介質(zhì)可以向周圍環(huán)境釋放時(shí)，當(dāng)用于高溫蒸汽等介質(zhì)，為了降低彈簧腔室的溫度時(shí)，可采用開放式安全閥。4 安全閥的主要結(jié)構(gòu)型式

27、4.1 不帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥如圖4-1所示。閥門不帶調(diào)節(jié)圈，不能對排放壓力和啟閉壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)。4.2 帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥如圖4-2所示。在閥座上設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)圈，可對排放壓力和啟閉壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)。 圖4-1 圖4-24.3 反沖盤加調(diào)節(jié)圈的全啟式安全閥如圖4-3所示。由于反沖盤使排放的氣流發(fā)生折轉(zhuǎn)而產(chǎn)生較大的閥瓣升力，使閥門達(dá)到大的開啟高度。調(diào)節(jié)圈可用來對排放壓力和啟閉壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖4-3 圖4-44.4 帶雙調(diào)節(jié)圈的全啟式安全閥如圖4-4所示。在閥門的導(dǎo)向套和閥座上各設(shè)置了一個(gè)調(diào)節(jié)圈（亦稱上、下調(diào)節(jié)圈），通過上、下調(diào)節(jié)圈位置的不同組合來對氣流作用在閥瓣上的力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)閥門的排放

28、壓力和啟閉壓差。4.5 帶背壓控制套的全啟式安全閥如圖4-5所示。除上、下調(diào)節(jié)圈外，在其閥桿上還設(shè)置了一個(gè)背壓控制套，并在閥瓣上方腔室設(shè)置了節(jié)流閥。利用背壓控制套和節(jié)流閥可對閥瓣上方腔室中的背壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到對排放壓力和啟閉壓差的進(jìn)一步調(diào)節(jié)。4.6 彈性密封結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。閥瓣帶有彈性密封唇, 密封唇上方介質(zhì)壓力能產(chǎn)生一定的自緊密封作用。密封面被分為內(nèi)、外兩個(gè)部分。正常運(yùn)行時(shí)，僅有較窄的內(nèi)密封面相互接觸，產(chǎn)生較高的密封比壓； 圖4-5而在閥門排放后關(guān)閉時(shí)，彈性使較寬的外密封面也發(fā)生接觸，從而承受較大的沖擊載荷，對內(nèi)密封面起到保護(hù)作用。4.7 內(nèi)裝式安全閥如圖4-7所示。這種安全閥安裝

29、到被保護(hù)容器上時(shí)，其露出容器之外的高度受到限制，因而必須將閥門的大部分置于容器之中。圖4-6 圖4-7 4.8 全噴嘴和半噴嘴結(jié)構(gòu)安全閥的閥座通常采用類似噴嘴的形狀，所以也稱為噴嘴。全噴嘴結(jié)構(gòu)采用整體噴嘴式閥座，獨(dú)立構(gòu)成安全閥進(jìn)口側(cè)通道，一般用螺紋固定到閥體內(nèi)。半噴嘴結(jié)構(gòu)的閥座為噴嘴的一部分，通常焊接到閥體內(nèi)，并同閥體一起構(gòu)成安全閥的進(jìn)口側(cè)通道。全噴嘴結(jié)構(gòu)具有流暢的進(jìn)口側(cè)通道，有利于降低流阻、提高排量系數(shù)。4.9 提升板手和試驗(yàn)壓桿按照ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范的規(guī)定，用于空氣、溫度超過140F（60C）的水或用于蒸汽的每一壓力釋放閥應(yīng)具有一個(gè)提升裝置，當(dāng)壓力釋放閥受到至少等于75%整定壓力的

30、壓力時(shí)，可利用該提升裝置釋放作用在閥瓣上的密封力，使閥門開啟。提升裝置的主要作用是驗(yàn)證閥門運(yùn)動件動作的靈活性。提升裝置一般為提升板手。有的安全閥要求帶試驗(yàn)壓桿作為附件。當(dāng)裝有安全閥的設(shè)備或系統(tǒng)需進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，將試驗(yàn)壓桿裝在保護(hù)罩上頂住閥桿，以防止安全閥在系統(tǒng)水壓試驗(yàn)時(shí)開啟。5 安全閥的選用安全閥能否正常工作，以及其性能的好壞，不僅同它的設(shè)計(jì)、制造有關(guān)，而且同選用安全閥是否得當(dāng)有直接關(guān)系。如果不是按照被保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)的工作條件來正確地選用安全閥，安全閥的性能就得不到正確發(fā)揮，甚至不能起到安全保護(hù)作用。選用安全閥涉及兩個(gè)方面的問題。一方面是被保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)的工作條件，例如工作壓力、允許超壓限

31、度、防止超壓必需的排放量（即安全泄放量）、工作介質(zhì)的性質(zhì)、工作溫度等；另一方面則是安全閥本身的性能參數(shù)、動作特性、排放能力、結(jié)構(gòu)形式等。以下主要從安全閥的角度來說明選用的要點(diǎn)。選用安全閥可歸結(jié)為確定型號和確定公稱通徑兩個(gè)方面。5.1 安全閥型號編制方法安全閥的型號按規(guī)定的編制方法反映了安全閥的類型、連接形式、結(jié)構(gòu)形式、公稱壓力、密封面材料和閥體材料等要素，是選用安全閥的主要依據(jù)之一。按照J(rèn)B308閥門型號編制方法，安全閥的型號由下列六個(gè)部分組成：1 2 3 4 5 6第1部分為類型代號。用“A”表示安全閥。對于特殊類型的安全閥，在A的前面附加字母表示。如附加“D”表示低溫（低于-40），附加“

32、B”表示保溫（帶蒸汽夾套），附加“W”表示帶波紋管，附加“K”表示抗硫（抗硫化氫應(yīng)力腐蝕）。第2部分為連接形式代號，如表5-1所列。表5-1連接形式內(nèi)螺紋外螺紋法蘭焊接代號1246第3部分為結(jié)構(gòu)形式代號，如表5-2所列。第4部分為密封面材料代號，如表5-3所列。第5部分為公稱壓力數(shù)值（以MPa為單位的公稱壓力值的10倍）。第6部分為閥體材料代號，如表5-4所列。表5-2安全閥結(jié)構(gòu)形式代號彈簧式封閉帶散熱片全啟0微啟1全啟2帶板手全啟4不封閉雙彈簧微啟3微啟7全啟8帶控制機(jī)構(gòu)全啟6脈沖式（先導(dǎo)式）9表5-3密封面材料代號密封面材料代號銅合金T合金鋼H橡 膠X滲氮鋼D尼龍塑料N硬質(zhì)合金Y氟塑料F注

33、：由閥體或閥座本體材料加工的密封面用“W”表示。當(dāng)閥座和閥瓣密封面材料不同時(shí)，用低硬度材料代號表示。表5-4閥體材料代號閥體材料代號灰鑄鐵Z304不銹鋼P(yáng)碳鋼C316不銹鋼RCr Mo鋼ICr Mo V鋼V注：PN1.6MPa的灰鑄鐵閥體和PN2.5MPa的碳鋼閥體省略本代號。型號示例：A47H-16C表示彈簧不封閉微啟式安全閥，法蘭連接，帶板手，密封面材料為合金鋼，閥體材料為碳鋼，公稱壓力為1.6MPa。WA42Y-40P表示彈簧封閉全啟式安全閥，帶波紋管，法蘭連接，密封面材料為硬質(zhì)合金，閥體材料為304型不銹鋼，公稱壓力為4.0MPa。各個(gè)制造廠通常還有各自安全閥產(chǎn)品的型號編制方法。以下是

34、某公司“非標(biāo)”安全閥的型號示例：SFA-48C300C1表示彈簧全啟式安全閥，開放式、帶板手，法蘭連接，法蘭符合美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI B16.5，壓力級為300磅級，閥體材料為碳鋼。5.2 如何選擇安全閥類型如前所述，為了確定安全閥的型號，需要選擇安全閥的類型、連接形式、結(jié)構(gòu)形式、材料和公稱壓力等要素。其中主要問題在于選擇安全閥類型和結(jié)構(gòu)形式。第3節(jié)中介紹了安全閥的幾種主要分類方法及各類安全閥的不同特點(diǎn)。這些不同特點(diǎn)正是選擇安全閥類型的依據(jù)。歸納起來就可以得出按照使用條件選擇安全閥類型的推薦做法。如表5-5所列。表5-5 按照使用條件選擇安全閥類型的推薦做法使用條件安全閥類型液體介質(zhì)比例作用式安全

35、閥（泄放閥）氣體介質(zhì)，所需的排放量較大兩段作用式安全閥（安全閥）所需的排放量是變化的 所需排量較大時(shí)，用幾臺兩段作用式安全閥，其總排量按最大必須排量確定； 所需排量較小時(shí)，用一臺比例作用式安全閥，其排量按最大必須排量確定。附加背壓為大氣壓，為固定值，或者其變化量較?。ㄏ鄬τ陂_啟壓力而言）常規(guī)式安全閥附加背壓是變化的，且其變化量較大（相對于開啟壓力而言）背壓平衡式安全閥排放背壓力超過允許的超過壓力背壓平衡式安全閥要求反應(yīng)迅速，可靠性要求高直接作用式安全閥所需排量很大，或者口徑和壓力都較大，密封要求高先導(dǎo)式安全閥開啟壓力和工作壓力很接近帶補(bǔ)充載荷的安全閥，帶動力輔助裝置的安全閥不允許介質(zhì)向周圍環(huán)境

36、逸出，或需要回收排放的介質(zhì)封閉式安全閥介質(zhì)可以釋放到周圍環(huán)境中，介質(zhì)溫度較高開放式安全閥介質(zhì)溫度很高帶散熱套的安全閥介質(zhì)易冷凝結(jié)晶帶保溫夾套的安全閥5.3 如何確定安全閥的流道直徑和公稱通徑安全閥的通徑應(yīng)根據(jù)必需排放量來確定。就是使所選安全閥的額定排量大于，并盡可能接近必需的排放量。安全閥的排量如果小于所需的排量，就不能起到有效降壓的作用；但如果過分高于所需的排量，則也會對閥門性能帶來不利影響，甚至造成安全閥頻跳。而頻跳容易損傷安全閥，并使設(shè)備壓力急劇波動，給設(shè)備帶來危險(xiǎn)。當(dāng)受壓設(shè)備和系統(tǒng)發(fā)生異常超壓時(shí)，防止過分超壓所需的排放量由設(shè)備的運(yùn)行條件和導(dǎo)致超壓的原因等因素決定。而安全閥的額定排量則應(yīng)

37、根據(jù)制造廠提供的資料通過計(jì)算來確定。以下給出不同介質(zhì)的安全閥額定排量計(jì)算方法。 氣體介質(zhì)安全閥的額定排量當(dāng)通過安全閥的排放達(dá)到臨界流動狀況時(shí)：式中：Wg氣體額定排量，kg/h；Kdr額定排量系數(shù)，由制造廠提供；A 流道面積，mm2；Pdr額定排放壓力，MPa（絕壓）；C 比熱比k的函數(shù)（見表5-6）；M 分子量，kg/kmol；T 排放溫度，K；（+273）Z 壓縮系數(shù)（見GB/T12241圖B.1）。安全閥在下列條件下達(dá)到臨界流動：式中：Pb安全閥出口壓力（背壓力），MPa（絕壓）。氣體通過安全閥的流動在多數(shù)情況下為臨界流動狀況。但如果流動處于亞臨界流動狀況，則應(yīng)將按上式計(jì)算的額定排量乘以亞

38、臨界流動下的排量修正系數(shù)Kb（見GB/T12241表4）。表5-6 與k值對應(yīng)的C值 蒸汽介質(zhì)安全閥的額定排量假設(shè)通過安全閥的排放達(dá)到臨界流動狀況。當(dāng)壓力為0.1MPa至11MPa時(shí)：當(dāng)壓力大于11MPa至22MPa時(shí)：式中：Wsh蒸汽額定排量，kg/h；Kdr額定排量系數(shù)，由制造廠提供；A 流道面積，mm2；Pdr額定排放壓力，MPa (絕壓)；Ksh過熱修正系數(shù)（見GB/T12241表2，對飽和蒸汽，Ksh為1）。 液體介質(zhì)安全閥的額定排量式中：WL液體額定排量，kg/h；Kdr額定排量系數(shù)，由制造廠提供；A 流道面積，mm2；液體密度，kg/m3；P=（Pdr-Pb）壓差，MPa；Pdr

39、額定排放壓力，MPa；Pb 背壓力，MPa；Kr粘度修正系數(shù)。為了確定粘度修正系數(shù)，首先按非粘性液體（0.020Pas）計(jì)算理論排量：式中：WtL非粘性液體的理論排量，kg/h。然后計(jì)算安全閥流道截面處的雷諾數(shù)：式中：Re雷諾數(shù)；動力粘度，Pas。然后便可利用圖5-1由雷諾數(shù)確定粘度修正系數(shù)。 圖5-1 粘度修正系數(shù)Kr同雷諾數(shù)Re的關(guān)系在上述計(jì)算安全閥額定排量的公式中，令額定排量等于被保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)的必需排放量（即安全泄放量），就可計(jì)算出安全閥必需的流道面積A和對應(yīng)的流道直徑d，然后就可根據(jù)制造廠的產(chǎn)品樣本選取其流道面積（或流道直徑）稍大而又接近計(jì)算值的某一公稱通徑的安全閥。安全閥的流道面積

40、或流道直徑已形成一些標(biāo)準(zhǔn)化的系列。表5-7列出了我國安全閥流道直徑d的標(biāo)準(zhǔn)系列。表5-8列出了API Std 526規(guī)定的安全閥流道面積標(biāo)準(zhǔn)系列。而各個(gè)制造廠安全閥的實(shí)際流道直徑或流道面積可能與標(biāo)準(zhǔn)系列相同，也可能稍大于標(biāo)準(zhǔn)系列。例如表5-8中所列出了某公司JOS和HL系列安全閥的流道尺寸。表5-7 我國安全閥公稱通徑DN和流道直徑d的標(biāo)準(zhǔn)化系列DN1520253240506580100150200d全啟式202532405065100125微啟式121620253240506580表5-8 API 526安全閥流道面積A和流道直徑d的標(biāo)準(zhǔn)化系列流道代號API 526JOSHLA（in2）d（

41、mm）A（in2）d（mm）A（in2）d（mm）D0.1109.50.12410.1E0.19612.70.21813.4F0.30715.90.34316.80.33916.7G0.50320.30.56321.50.55321.3H0.78525.40.887270.86826.7J1.28732.51.44934.51.32733K1.83838.92.07641.32.04641L2.85348.43.21651.43.16751M3.6054.44.05357.73.9557N4.3459.74.8963.44.8363P6.3872.47.2076.97.0376Q11.0595

42、.312.46101.212.17100R16.0114.618.0121.8T26.0146.129.3155.25.4 選用安全閥所需的數(shù)據(jù)如上所述，為了正確地選用安全閥必須充分了解被保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)的工作條件。在通常情況下，以下數(shù)據(jù)是選用安全閥所必需的： 工作介質(zhì)及其狀態(tài)； 介質(zhì)的下列物理性質(zhì)：液體介質(zhì)的密度，粘度系數(shù)；氣體介質(zhì)的分子量，絕熱指數(shù)，壓縮系數(shù)； 工作壓力（設(shè)備正常運(yùn)行壓力）； 整定壓力及最大允許超過壓力； 背壓力（附加背壓力及排放背壓力）； 工作溫度及排放時(shí)介質(zhì)溫度； 每臺安全閥的必需排量（或總排量及擬裝設(shè)安全閥臺數(shù)）； 其他特殊要求。6 安全閥的安裝和試驗(yàn)要求6.1 安全閥

43、的安裝要求 進(jìn)口管的安裝要求 安全閥應(yīng)安裝于垂直向上的位置。否則應(yīng)得到制造廠的同意。 安全閥的安裝位置應(yīng)盡可能靠近被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)。 安裝安全閥的進(jìn)口接管應(yīng)短而直。進(jìn)口管的通道最小截面積應(yīng)不小于安全閥進(jìn)口截面積。對于高壓和大排量的場合，進(jìn)口管在入口處應(yīng)有足夠大的圓角半徑；或者具有錐形通道，錐形通道的入口截面積近似為出口截面積的兩倍。 當(dāng)安全閥排放時(shí)，在進(jìn)口管中即在被保護(hù)設(shè)備同安全閥之間的壓力降應(yīng)盡可能小。在任何情況下，該壓力降都不得超過整定壓力的3%或最大允許啟閉壓差的1/3（以兩者中的較小值為準(zhǔn)）。該壓力降過大會導(dǎo)致安全閥頻跳。 進(jìn)口接管應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和/或加適當(dāng)?shù)闹?，以承受由介質(zhì)壓力

44、、溫度以及安全閥排放反作用力等共同作用產(chǎn)生的應(yīng)力；同時(shí)避免設(shè)備的振動傳遞到安全閥，影響安全閥的密封。 當(dāng)在安全閥進(jìn)口安裝隔離閥門時(shí)，應(yīng)不違背法律或規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。 排放管的安裝要求 排放管的通道截面積應(yīng)不小于安全閥出口截面積。當(dāng)多臺安全閥向一個(gè)總管排放時(shí)，排放總管的截面積應(yīng)保證能夠接受所有可能同時(shí)向其排放的安全閥的總排放量。 由于排放管對流體的阻力而產(chǎn)生的壓力降應(yīng)盡可能小，通常應(yīng)小于整定壓力的10%。當(dāng)阻力壓降過大時(shí)，特別對常規(guī)式安全閥會迅速減小閥瓣提升力，從而影響安全閥的動作性能和排量。 排放管的安裝和支撐方式應(yīng)能防止管道應(yīng)力附加到安全閥上。 應(yīng)防止出現(xiàn)任何可能導(dǎo)致排放管道阻塞的條件。必要時(shí)應(yīng)設(shè)置排泄孔，以防止雨、雪、冷凝液等積聚在排放管中。 安全閥的排放及疏液應(yīng)導(dǎo)至安全地點(diǎn)。應(yīng)特別注意危險(xiǎn)介質(zhì)的排放及疏液。 當(dāng)在安全閥出口安裝隔離閥門時(shí)