安全閥的介紹與選用

安全閥的介紹與選用一概述安全閥*爐、壓力容器和其他受壓力設(shè)備上重要的安全附件。其動作可靠性和性能好壞直接關(guān)系到設(shè)備和人身的安全，并與節(jié)能和環(huán)境保護緊密相關(guān)。而有的用戶和設(shè)計部門在選型時，總是選錯型號。為此本文對安全閥的選用加以分析。二、 定義所謂安全閥廣義上講包括泄放閥，從管理規(guī)則上看，直接安裝在蒸汽鍋爐或一類壓力容器上，其必要條件是必須得到技術(shù)監(jiān)督部門認可的閥門，狹義上稱之為安全閥，其他一般稱之為泄放閥。安全閥與泄放閥在結(jié)構(gòu)和性能上很相似，二者都是在超過開啟壓力時自動排放內(nèi)部的介質(zhì)，以保證生產(chǎn)裝置的安全。由干存在這種本質(zhì)上類似性，人們在使用時，往往將二者混同，另外，有些生產(chǎn)裝置在規(guī)則上也規(guī)定選用哪種均可。因此，二者的不同之處往往被忽視。從而也就出現(xiàn)了許多間題。如果要將二者作出比較明確的定義，則可按照《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》第一篇中所闡述的定義來理解：安全閥(SafetyValve)一種由閥前介質(zhì)靜壓力驅(qū)動的自動泄壓裝置。其特征為具有突開的全開啟動作。用于氣體或蒸汽的場合，如圖1。泄放閥(ReliefValve)，又稱溢流閥一種由閥前介質(zhì)靜壓力驅(qū)動的自動泄壓裝置。它隨壓力超過開啟力的增長而按比例開啟。主要用于流體的場合。如圖2所示。安全泄放閥(SafetReliefValve)，又稱安全溢流閥一種由介質(zhì)壓力驅(qū)動的自動泄壓裝置。根據(jù)使用場合不同既適用作安全閥也適用作泄放閥。以日本為例，給安全閥和泄放閥作出明確定義的比較少，一般用作鍋爐這類大型貯能壓力容器的安全裝置稱之為安全閥，安裝在管道上或其他設(shè)設(shè)施上的稱之為泄放閥。不過，若按日本通產(chǎn)省的《火力發(fā)電技術(shù)標準》的規(guī)定看，設(shè)備上安全保障的重要部分，指定使用安全閥，如鍋爐、過熱器、再熱器等。而在減壓閥的下側(cè)需要與鍋爐和渦輪機相接的場合，都需要安裝泄放閥或安全閥。如此看，安全閥要求比泄放閥更具可靠性。另外，從日本勞動省的高壓氣體管理規(guī)則、運輸省及各級船舶協(xié)會的規(guī)則中，對安全排放量的認定和規(guī)定來看，我們把保證了排放量的稱之為安全閥，而不保證排放量的閥門稱作泄放閥。在國內(nèi)不論全啟式或微啟式統(tǒng)稱為安全閥。三、 選型分類目前大量生產(chǎn)的安全閥有彈簧式和桿式兩大類。另外還有沖量式安全閥、先導式安全閥、安全切換閥、安全解壓閥、靜重式安全閥等。彈簧式安全閥主要依靠彈簧的作用力而工作，彈簧式安全閥中又有封閉和不封閉的，一般易燃、易爆或有毒的介質(zhì)應(yīng)選用封閉式，蒸汽或惰性氣體等可以選用不封閉式，在彈簧式安全閥中還有帶扳手和不帶扳手的。扳手的作用主要是檢查閥瓣的靈活程度，有時也可以用作手動緊急泄壓用，如圖3。杠桿式安全閥主要依靠杠桿重錘的作用力而工作，但由于杠桿式安全閥體積龐大往往限制了選用范圍。溫度較高時選用帶散熱器的安全閥。安全閥的主要參數(shù)是排量，這個排量決定于閥座的口徑和閥瓣的開啟高度，由開啟高度不同，又分為微啟式和全啟式兩種。微啟式是指閥瓣的開啟高度為閥座喉徑的1/40?l/20。全啟式是指閥瓣的開啟高度為閥座喉徑的1/4。安全閥的選用由操作壓力決定安全閥的公稱壓力，由操作溫度決定安全閥的使用溫度范圍，由計算出的安全閥的定壓值決定彈簧或杠桿的定壓范圍，再根據(jù)使用介質(zhì)決定安全閥的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)型式，再根據(jù)安全閥泄放量計算出安全閥的喉徑。以下為安全閥選用的一般規(guī)則。熱水鍋爐一般用不封閉帶扳手微啟式安全閥。蒸汽鍋爐或蒸汽管道一般用不封閉帶扳手全啟式安全閥。水等液體不可壓縮介質(zhì)一般用封閉微啟式安全閥，或用安全泄放閥。高壓給水一般用封閉全啟式安全閥，如高壓給水加熱器、換熱器等。氣體等可壓縮性介質(zhì)一般用封閉全啟式安全閥，如儲氣罐、氣體管道等。E級蒸汽鍋爐一般用靜重式安全閥。大口徑，大排量及高壓系統(tǒng)一般用脈沖式安全閥，如減溫減壓裝置、電站鍋爐等，如圖8所示。運送液化氣的火車槽車、汽車槽車、貯罐等一般用內(nèi)裝式安全閥，如圖4所示。油罐頂部一般用液壓安全閥，需與呼吸閥配合使用。井下排水或天然氣管道一般用先導式安全閥，如圖6所示。液化石油氣站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流閥。負壓或操作過程中可能會產(chǎn)生負壓的系統(tǒng)一般用真空負壓安全閥。背壓波動較大和有毒易燃的容器或管路系統(tǒng)一般用波紋管安全閥。介質(zhì)凝固點較低的系統(tǒng)一般選用保溫夾套式安全閥，如圖7所示。國內(nèi)主要廠家的比較及連接尺寸的選擇國內(nèi)生產(chǎn)安全閥的廠家比較多，連接尺寸也大多不統(tǒng)一。主要分以下幾個大類：以JB/T2203-1999《彈簧式安全閥結(jié)構(gòu)長度》為主的通用類。目前國內(nèi)大多數(shù)安全閥生產(chǎn)廠家均按本標準設(shè)計生產(chǎn)。如浙**浮鍋爐附件廠、杭州閥門廠、江蘇吳江閥門工具廠、上海閥門廠、開封高壓閥門廠、海安閥門廠等。但本標準也不盡完美，規(guī)格不全，微啟式安全閥最大公稱通徑為DNI00，全啟式安全閥最大公稱通徑DN200，中間缺少DN65、DN125兩個規(guī)格。根據(jù)我廠所生產(chǎn)的安全閥規(guī)格及掌握的資料來看，目前微啟式安全閥公稱通徑最大達到DN250，全啟式安全閥公稱通徑達到DN400。經(jīng)本人考證，各廠家連接尺寸也不盡統(tǒng)一，如DN150全啟式安全閥，浙**浮鍋爐附件廠、上海閥門廠及江蘇吳江閥門工具廠各不相同。為了有一個統(tǒng)一的標準，用戶在選用及安裝時同一規(guī)格能夠互換，建議合肥通用機械研究所對JB/T2203-1999《彈簧式安全閥結(jié)構(gòu)長度》進行修訂。建議設(shè)計院及用戶按標準選用，安全閥生產(chǎn)廠家按標準設(shè)計制造。以API526《鋼制法蘭連接安全泄放閥》(FlangedSteelSafetyReliefValve)為主的美標體系。國內(nèi)進口化工設(shè)備等所配的安全閥連接尺寸一般按照本標準，如圖5所示。本標準公稱通通徑為DN25?DN200(l”?8”)，公稱壓力為2?42MPa，喉徑從D-T(9.5?146mm)。本標準比較科學規(guī)范，對壓力、材料、溫度、喉徑等統(tǒng)籌考慮。依照喉徑確定規(guī)格，同一喉徑可以有好幾個規(guī)格，相反同一規(guī)格可能有好幾個喉徑可以選擇。如DN100?DN150(4”?6”)喉徑有L、M、N、P四種可以選擇。隨著國際貿(mào)易及進口設(shè)備國產(chǎn)化的不斷推進，該標準將在國內(nèi)得到很大推廣。目前該標準還沒有轉(zhuǎn)化為國標。以在國際上影響比較大的安德森?格林伍德公司(AndersonGreenwood&Co.)為依據(jù)的活塞式導閥操作安全泄壓閥(PilotOperatedPressureReliefValves)系列。國內(nèi)一般稱之為先導式安全閥，如圖6所示，先導式安全閥由主閥和導閥組成，導閥操作主閥的開啟和關(guān)閉。這種閥門排量大；不受背壓的影響；可以在非常接近開啟壓力下進行不泄漏操作；啟閉壓差小等優(yōu)點。一般適用于天然氣管道等。目前國內(nèi)還沒有先導式安全閥標準及連接尺寸標準。并且這種類型的閥門剛剛開發(fā)，還沒有廣泛推廣。據(jù)我廠的經(jīng)驗及所掌握的資料來看，國內(nèi)大多數(shù)廠家按照該公司的數(shù)據(jù)設(shè)計制造，如浙**浮鍋爐附件廠、航天十一研究所等。建議合肥通用機械研究所盡早起草并發(fā)布先導式安全閥標準。以中國航天工業(yè)總公司第十一研究所設(shè)計研制的安全閥自成一個體系。航天十一所研制的HT系列安全閥品種多，有HTO普通安全閥(如圖1所示)、HTB平衡波紋管式安全閥、HTR泄流閥、HTN特殊安全閥、HTGS高性能蒸汽安全閥°HTXY液體泄壓閥、HTXD先導式安全閥等，且性能良好。但是除HTXD系列先導式安全閥與安德森?格林伍德公司連接尺寸相同外，其余與美標、國標均不相同。這一點請選用時務(wù)必注意。（5） 以蘭州煉油廠設(shè)計研制開發(fā)的A型、TA型封閉全開啟彈簧式安全閥自成一個體系。該系列口徑DN25?DN150（1”?6’），公稱壓力1.6?4.0MPa，喉徑D?R（9.5—115mm）。該體系連接尺寸與美標及國標均不相同，為蘭煉專用。（6） 為鍋爐、電站設(shè)備、減溫減壓裝置配套的沖量式安全閥系列（如爵所示）。如哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠、武漢鍋爐廠、青島電站輔機廠等配套的專用安全閥。此類系列閥門結(jié)構(gòu)及連接尺寸各廠家一般不相同，可能有部分相同。選用時一定要注意閥門喉徑及連接尺寸的區(qū)別。喉徑的計算喉徑的計算一般按照《鍋爐壓力容器安全技術(shù)規(guī)范》附件五所列的公式?；蛘甙凑誂PIRP520煉廠泄壓系統(tǒng)設(shè)計和安裝的推薦實施方法第一部分設(shè)計》中所列的公式。上述兩種公式計算結(jié)果基本相同或相差不大。四、結(jié)束語安全閥的選型是一項比較重要的工作，選型恰當與否將直接影響設(shè)備的安全。上述所列都是我廠的一些經(jīng)驗總結(jié)，限于篇幅，可能不盡完全，供大家參考。安全閥設(shè)置規(guī)定1.0總則1.1編制目的及適用范圍1為符合國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中對'安全閥一般每年至少應(yīng)校驗一次”的要求，特編制本規(guī)定。2本規(guī)定適用于中國石油化工集團公司所屬企業(yè)中現(xiàn)有的和新建、改擴建的生產(chǎn)裝置。1.1.3本規(guī)定適用于安全閥的公稱壓力范圍在0.1?25MPa之間，流道直徑大于或等于8mm的范圍內(nèi)。4本規(guī)定不適用于鍋爐安全閥，鍋爐安全閥的設(shè)置應(yīng)遵守原勞動部《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定。1.2相關(guān)法規(guī)和標準1.2.1《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（質(zhì)技監(jiān)局鍋發(fā)[1999]154號）GB/T12241-89安全閥一般要求GB/T12242-89安全閥性能試驗方法GB/T12243-89彈簧直接載荷式安全閥2.0名詞解釋2.0.1最高操作壓力P：設(shè)備運行期間可能達到的最高壓力。2.0.2背壓力Pb：安全閥出口處壓力，它是附加背壓和排放背壓力的總和。安全閥的背壓是由于安全閥后的排放系統(tǒng)有壓力而存在于安全閥出口處的壓力，背壓可以*定的，也可以是變化的。背壓是附加背壓和積聚背壓之和。附加背壓：當安全閥未啟動時，由于其它閥排放而存在于安全閥出口的靜壓，它可能*定的，也可能是變化的。積聚背壓：當安全閥打開后，由于排放使主管中增加的壓力。2.0.3整定壓力（開啟壓力）PS：安全閥閥瓣在運行條件下開始升起的進口壓力。在該壓力下，開始有可測量的開啟高度，介質(zhì)呈由視覺或聽覺感知的連續(xù)排放狀態(tài)。2.0.4排放壓力Pd：閥瓣達到規(guī)定開啟高度的進口壓力。2.0.5回座壓力Pr：排放后閥瓣重新與閥座接觸，即開啟高度變?yōu)榱銜r的進口壓力。2.0.6超過壓力APO：排放壓力與整定壓力之差，通常用整定壓力的百分數(shù)來表示。2.0.7啟閉壓差A(yù)Pbl:整定壓力與回座壓力之差，通常用整定壓力的百分數(shù)來表示。2.0.8排放背壓力Pbd（也稱“積聚背壓”或“動背壓）”：由于介質(zhì)通過安全閥流入排放系統(tǒng)，而在閥出口處形成的壓力。2.0.9附加背壓力PbS（也稱“疊加背壓”或“靜背壓）”：安全閥動作前，在閥出口處存在的壓力，它是由其它壓力源在排放系統(tǒng)中引起的。2.0.10直接載荷式安全閥：一種直接用機械載荷如重錘、杠桿加重錘或彈簧來克服由閥瓣下介質(zhì)壓力所產(chǎn)生作用力的安全閥。2.0.11先導式安全閥：一種依靠從導閥排出介質(zhì)來驅(qū)動或控制的安全閥，該導閥本身應(yīng)是符合標準要求直接載荷式安全閥。2.0.12平衡波紋管式安全閥：平衡波紋管式安全閥是平衡式安全閥的一種。它借助于在閥瓣和泄出閥蓋間安裝波紋管的方法，將普通式安全閥的背壓限制降低到最少。2.0.13全啟式安全閥：指閥瓣開啟高度而言，一般用于排放介質(zhì)為氣體的條件下，當達到排放壓力時全啟。2.0.14微啟式安全閥：指閥瓣開啟高度而言，一般用于排放介質(zhì)為液體的條件下，當達到整定壓力時開始開啟，并隨壓力的升高而繼續(xù)開大。2.0.15封閉彈簧式安全閥：指安全閥彈簧罩是封閉的，彈簧不與大氣接觸。2.0.16不封閉彈簧式安全閥：指安全閥彈簧罩不封閉，彈簧可與大氣接觸。2.0.17附加配件：在本規(guī)定中專指為安全閥校驗?zāi)康亩谄涔苈飞纤渲玫墓潭?，如爆破片、閥門、管道、管件和壓力表等。2.0.18在線校驗：指利用安全閥管路上的附加配件，校驗人員使用合適的專用器具，在安全閥不拆卸下來和生產(chǎn)裝置不停工的情況下，在原處進行安全閥校驗和壓力整定。2.0.19離線校驗：指把安全閥拆卸下來，搬運到專門從事安全閥校驗的場所，進行安全閥校驗和壓力整定。2.0.20快速切換裝置：指安裝在雙安全閥下，可快速改變安全閥的在用與備用關(guān)系的裝置。2.0.21開啟高度h：閥瓣離開關(guān)閉位置的實際升程。2.0.22頻跳：安全閥閥瓣迅速異常地來回運動，在運動中閥瓣接觸閥座。2.0.23顫振：安全閥閥瓣迅速異常地來回運動，在運動中閥瓣不接觸閥座。2.0.24鉛封：由指定的專業(yè)人員用專用工具把安全閥的閥帽鎖住，或者把截斷閥的手輪按設(shè)計要求鎖住，不經(jīng)允許均不能啟封的完整活動。3.0安全閥的選型及訂貨3.1安全閥的選型3.1.1排放不可壓縮液體的膨脹泄壓，宜選用微啟式安全閥，也可選用全啟式安全閥。當介質(zhì)為液體選用全啟式安全閥時，它的動作性能則變?yōu)槲⑹剑鋰娮靸?nèi)徑應(yīng)按微啟式計算。3.1.2在石油、石化生產(chǎn)裝置中一般只選用彈簧式安全閥或先導式安全閥。3.1.3下列情況應(yīng)選用平衡波紋管式安全閥：安全閥的背壓力大于其整定壓力的10%，而小于30%時；當介質(zhì)具有腐蝕性、易結(jié)垢、易結(jié)焦，會影響安全閥彈簧的正常工作時；但平衡波紋管式安全閥不適用于酚、蠟液、重石油餾分、含焦粉等的介質(zhì)上，也不適用于往復(fù)壓縮機選用。3.1.4下列情況應(yīng)選用先導式安全閥：安全閥的背壓力大于其整定壓力的30%以上時；對要求安全閥的密封性能特別好的場合；對于介質(zhì)有毒、有害時，應(yīng)選用不流動式導閥（即導閥打開時，它不向外排放介質(zhì)）。3.1.5除用于水、蒸汽、空氣、氮氣的安全閥外，所有安全閥都應(yīng)選用封閉彈簧式結(jié)構(gòu)。3.2安全閥的制造標準和選擇3.2.1安全閥的制造標準目前我國采用的安全閥制造標準有兩種：國家標準（彈簧直接載荷式安全閥GB12243-89）APK美國石油協(xié)會）標準（FlangedSteelSafety—ReliefValvesAPIStandard526fourthEdition1995）3.2.2安裝在處理易燃、易爆、有害、有毒介質(zhì)的設(shè)備及管道上的安全閥，宜選用API標準制造的安全閥。3.2.3符合下列場所之一時，宜選用國家標準制造的安全閥。安裝在水、蒸汽、空氣、氮氣等排放要求不高的場所。安全閥所保護設(shè)備的連續(xù)運轉(zhuǎn)時間少于一年，或其它要求較低的場所。3.3訂貨要求3.3.1嚴格按設(shè)計的安全閥規(guī)格表中參數(shù)訂貨，并按相關(guān)標準認真做好各項檢驗，制造廠必須提供產(chǎn)品質(zhì)量證書，并在產(chǎn)品上裝設(shè)牢固的金屬銘牌，內(nèi)容應(yīng)符合國家技術(shù)監(jiān)督局相關(guān)規(guī)程，對進口安全閥應(yīng)按合同要求進行檢驗。3.3.2應(yīng)要求廠家做好產(chǎn)品的包裝，使安全閥在運輸過程中始終保持垂直狀態(tài)。3.4安全閥的截斷閥3.4.1安全閥上下游的截斷閥，應(yīng)滿足下列條件：上下游截斷閥的壓力等級，應(yīng)與安全閥進出口管道的壓力等級一致；截斷閥進出口的公稱直徑，不得小于安全閥的進出口法蘭的公稱直徑；截斷閥一般宜選用明桿閘閥或截止閥，若選用閘閥，閥桿應(yīng)水平安裝。4.0安全閥設(shè)置和選用原則4.1安全閥設(shè)置的典型方式4.1.1方式一：只安裝一個安全閥，且安全閥的前后不加截斷閥（見圖1）。4.1.2方式二：只安裝一個安全閥，且安全閥的前后應(yīng)加截斷閥（見圖2）。4.1.3方式三：只安裝一個安全閥，且安全閥的前后應(yīng)加截斷閥及副線閥（見圖3）。4.1.4方式四：只安裝一個安全閥，且安全閥前再裝上一組爆破片；在爆破片及安全閥之間，安裝有可供在線校驗使用的四通組件接口（見圖4）。4.1.5方式五：只安裝一個安全閥，且安全閥前再裝上一組爆破片；在爆破片及安全閥之間，安裝有可供在線校驗使用的四通組件接口，且爆破片前和安全閥后又分別加裝一個截斷閥（見圖5）。4.1.6方式六：指同時安裝兩個安全閥，且在每個安全閥前后加裝一個截斷閥，使安全閥可互為備用的情況（見圖6）。圖中：LC——鉛封關(guān)；LO——鉛封開:在圖2，圖3，圖6中表示安全閥前后的四通組件接頭，如果需要在線校驗時才安裝，否則可以取消。4.2設(shè)置方式的選用原則4.2.1符合下列情況之一時，可按方式一設(shè)置安全閥：在間斷或批量生產(chǎn)的操作單元中，能滿足一年一校要求。為滿足安全閥一年一校要求，設(shè)備內(nèi)物料可倒空。4.2.2凡需要連續(xù)運轉(zhuǎn)一年以上的設(shè)備，且在安全閥校驗的時間內(nèi)，可利用其他措施能保證系統(tǒng)不超壓，可按方式二設(shè)置安全閥。4.2.3符合下列情況之一時，可按方式三設(shè)置安全閥：在安全閥校驗時間內(nèi)，不能利用其他措施來保證系統(tǒng)不超壓時；開停車時，需要通過安全閥的副線閥來排放物料時。4.2.4符合下列情況之一時，按方式四設(shè)置安全閥：在介質(zhì)為下列情況之一時：粘稠介質(zhì)；腐蝕介質(zhì)；介質(zhì)會自聚；介質(zhì)帶有固體顆粒。安裝一個安全閥，僅加爆破片就可滿足在線校驗的要求時。4.2.5在4.2.4情況下，且設(shè)備運行周期內(nèi)需在線更換爆破片時，應(yīng)按方式五設(shè)置安全閥。4.2.6在用以上方式都不能達到“一般每年至少應(yīng)校驗一次”要求的場合，可按方式六設(shè)置并聯(lián)備用安全閥，并用鉛封使它們處于一開一閉的狀態(tài)。4.2.7按照系統(tǒng)需要，當一個泄放源設(shè)置了兩個或兩個以上的安全閥時，為滿足“一般每年至少應(yīng)校驗一次”的要求，應(yīng)參照上述六種方式之一選取一種既能滿足使用要求，又比較經(jīng)濟的方式加以配置。4.2.8對工藝有特殊要求的安全閥設(shè)置可按相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。5.0安裝運輸要求5.1安全閥的安裝要求5.1.1安全閥安裝前必須經(jīng)校驗定壓合格、鉛封后方可安裝，鉛封應(yīng)標明校驗日期；5.2截斷閥的鉛封要求在安全閥前后需安裝截斷閥時，必須確認截斷閥靈活好用，且裝有明顯的開關(guān)標識，鉛封應(yīng)符合設(shè)計要求。5.3運輸及保管安全閥在運輸及保管過程中，為保持導向部件及彈簧的位置不變，應(yīng)始終保持垂直狀態(tài)，嚴禁推倒搬運。6.0校驗和維護6.1安全閥校驗6.1.1安全閥一般每年至少應(yīng)校驗一次。6.1.2安全閥在使用過程中出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)及時校驗：超出開啟壓力才開啟；低于開啟壓力卻開啟；低于回座壓力閥瓣才能回座；發(fā)生頻跳、顫振、卡阻時。6.1.3安全閥校驗可采用在線校驗或離線