先导式安全阀动作原理及应用失效分析

1、第37卷第4期化工机械493先导式安全阀动作原理及应用失效分析方学锋 蔡文生（南京市锅炉斥力容器检验研究院）摘 要 分析了先导式安全阀的结构和工作原理，提出了先导阀的应用范围。列举了安全阀泄漏、导阀 趨压不动作和字阀动作主阀不动作3种常见使用故障并提出解决方法。© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第37卷第4期化工机械4950图1先导式安全阀（上导管接下腔）图2先导式安全阀（上导管接上腔）方学锋.男 1982年8月生工程师.江苏省南京市 210（X2=

2、关键词先导式安全阀开启密封活塞 中图分类号TQ055 8- 1文献标识码 B先导式安全阀（又称脉冲式安全阀）,是一种 依旅从导阀排出介质來驱动或控制主阀的安全 阀，导阀本身是标准的弹簧rt接载荷武安全 阀|11 o随着现代工业的发展,仃油化工、热电、燃 气输送等行业纷纷扩大生产规模越来越多的先 导式安全阀应用于仃油储罐、热电锅炉和燃气管 道等取要设备上。先导式安全阀的好坏，盲接影 响寻设备的安金运行笔者分析先导式安全阀的 结构特点、应用范恂和匸作原理解析常见故障, 以期提高安全阀的管理水平。1结构特点先导式安金阀山主阀、导阀及控制冋路组成. 导阀为弹簧式安全阀，主要冬件仃阀体、阀瓣、弹 簧和阀

3、杆等，通过调幕弹簧压缩量来调IV安全阀文章编号 0254-6094（ 2010） 04-（M9>03的整定压力，使得主阀根据此压力來开启和关闭。 主阀仃单排汽和双排汽两种结构,主要山阀体、阀 瓣、弹簧、活塞室和导向套等冬件组成。主阀和导 阀之间仃上下两根连接导管，在导管上通向主阀 活塞室和导阀进I腔的通道节点上设置一浮动堵 阀。先导式安全阀正常丁作时.浮动堵阀呈悬浮 状态，一貝安全阀开启，则堵阀迅速第向一边起密 封作用。2工作原理根据导阀上导管连接主阀活塞室的上下不同 腔室，町将先导式安全阀分成两种不同形式:对于 导阀上导管连接主阀活塞式阀瓣下腔的结构如图 1所正常工作状态下，阀瓣上腔和

4、下腔均为外 界人气压力，在开启状态下下腔为介质压力：刈 于导阀上导管连接主阀活塞式阀瓣上腔的结构如 图2所示，正常工作状态下，主阀上腔为介质压 力，导阀开启瞬间，上腔压力向大气排放。导管连 接形式不同，工作原理就有差别。2 1导阀上导管连接主阀下腔导阀上导管连接主阀活塞式阀瓣卜腔结构的 先导式安全阀的工作原理为：安全阀止常工作状 态卜；主阀进口与导阀进口相通均有相同的系统 介质用力。主阀活塞式阀瓣上腔与大气相通为外 界压力下腔通过导阀上导管也与外界相通为外 界压力。进口压力低于导阀开启压力时,在弹簧 预紧力的作用下，主阀和导阀均保持密封。当主 阀进口压力升高到预定的开启压力时.导阀开启， 导阀

5、阀瓣上移与上密封而接触密封，向外界排放 通道密封，主阀进口处的介质通过流道进入主阀 活塞式阀瓣下腔，山于活塞作用而积人，推动活塞 式阀瓣向上运动，迅速开启，达到排放状态。当主阀进口压力下降到标准规定的回座压力 时，导阀阀瓣下移与F密封而接触.此时向外界排 放通道打开，主阀进丨I处介质进入活寒貢阀瓣下 腔的流道密封活塞式阀瓣下腔的介质通过导阀 排放到外界活塞推力降低，在弹簧力的作用卜； 主阀迅速关闭.此时先导式安金阀冋到iE常T.作 状态。2 2导阀上导管连接主阀上腔导阀上导管连接主阀活栾式阀瓣上腔结构的 工作原理为：先导式安全阀处于正常工作状态时, 进口压力低于导阀开启压力.主阀和导阀均保持

6、密封。此时导阀未动作，主阀导阀进口与主阀活 塞式阀瓣上腔和通压力相同。当主阀进口压力 升高到导阀预定的开启压力值时，导阀开启，主阀 活塞式阀瓣上腔的介质通过&阀向外泄出，与此 同时浮动堵阀靠向一边，将主阀进口通向主阀活 塞式阀瓣上腔的流道密封,但主阀进口和导阀进 I腔室仍旧连通。因此主阀阀瓣迅速升起达到 排放状态。当主阀进口压力下降到标准规定的回座压力 时，导阀阀瓣下移与密封面接触冋座。此时浮动 站阀迅速冋到悬浮状态，而主阀进口介质斥力迅 速进入主阀活塞式阀瓣的上腔,两侧压力III同。 111于主活塞式阀瓣的活塞有效血枳大于主阀阀瓣 密封面中径的而积，向下作用力大,因此主阀迅速 关闭。

7、此时先导式安全阀回复到正常工作状态。 3应用范围根据先导式安全阀的结构特点，其适用于以 下儿种场合：a密封要求高的工况。先导式安全阀的主 阀口 J以设计成依靠工作介质来密封的形式，也可 对阀瓣施加比H接作用式安全阀人得名的机械瑕 荷密封比压大，因而具有卜常良好的密封性能。b排放而积婆求大或藥定压力要求高的工 况。主阀通径易于设计成人口径形式，导阀的整 定压力叮以达到入口法兰的额定磅级。c出口有较大附加背压的工况。先导式安 全阀的导阀原理上是平衡设计的，排放通向人气 或内部平衡动作性能不受出口附加廿压的影 响d设备操作压力与整定压力II?常接近的场 合。动作过程由主阀和导阀二者配合控制，不像 单

8、个艸簧直接载荷式安全阀那样灵敏。e大熨低压储讎。格定压力町控制得很 小,如低压膜片式f工艺要求控制超斥位逊与允许排放位虽 较远的场合。可通过导管的长短设计来达到使用 要求,如锅炉汽包和过热器集箱上的安全阀。对于工作介质中含竹较多的杂质，一方而容 易堵塞导管较小的通道.另一方面容易対活塞缸 休表而增人摩擦力，使用中应加装过滤器或采取 测量管线净化处理措施。4常见故障及解决方法先导式安全阀使用过程屮，常出现主阀导阀 泄漏、导阀超压不动作和导阀动作主阀不动作等 现象。4. 1主阀导阀泄漏先导式安全阀泄漏是由于密封失效引起主 要的原因及解决方法右：a密封而夹杂脏物。通过开启排放冲跑杂 物。b密封而机械

9、损伤.出现裂纹泄漏。根据 缺陷大小，可通过堆焊、乍削、研蘑和更换零部件 方式解决。c机械部分动作不灵敏锈蚀卡塞不复位。 可通过解体清洗、润滑解决。d材料失效。密封垫、（）形圈等易老化变 形，要做到定期检査更换。4 2导阀超压不动作导阀超压不动作的原因及解决措施如F:a导阀密封而锈蚀粘合或材料变形。此问 题与氏接载荷式安全阀类似通过修理更换解决。b导阀下导管堵寒。由于介质物性、管路 夹杂焊渣杂质等原I人I.容易堵塞较细的导管造成 压力输送不畅导阀进口床力远低于主阀进口斥 力，使用中应做好过滤和定期吹扫工作。c导阀弹簧过紧，超过要求的预紧力应亜 新检测。4 3导阀动作而主阀拒动导阀动作而主阀拒动的

10、原因及解决措施如下：a主阀活塞运动I；阻，摩擦力过大。检修 过程屮，要对活塞室内表而、活來环进彳亍淸洁润滑 处理，活塞环与活塞套间隙根据力和通径大小仃 一适中值，过大或过小都将影响动作性能。b导阀排气帚过小，不足以引起主阀活寒 运动。解决方法是选择匹配的主阀和导阀，增大 导阀的行程和关小节流阀开度，增加进入主阀活 塞室的气最,推动主阀动作宀。c主阀活塞腔漏气，作用于活塞上的力小， 不能运动。主要原因是长期使用后，活塞瞬损严 农.达不到气密性要求,需更换匹配的活塞及活塞 坏。5结束语先导式安全阀是设备安全保护的放后一道防 线，只有允分学握其结构特点和工作原理，了解常 见故障并进行合理分析.刀能避

11、免问题的发生或 在发生问题时从容解决.虽终保证设备的安全运 行。参考文献I林瑞义陈玉龙.先导式安全阀的设计.阀门，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.张艳波.脉冲安全阀故障分析.科技情报开发与 经決.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期化工机械#© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第37卷第4期化工机械#(上接第446页)参考文献1赵艳梅.郑国芬.焦炭塔础座环缝裂因及安全分析.化丁设备与管道，200L 38(6)： 33 392李一玮.延迟焦化装置焦炭塔的变形、开裂机理和安全分析.压力容器.19X9. 16(4

13、): 61- 663邓肖明，蔡业彬.在役焦炭塔的安全检验及综介评定.广东石油化工高等专科学校学报,200Q 10(4): 31 374刘大it. r焦炭塔的检验安全分析.石油化工安全技术.2001. 16( 3): 21 255陈孙艺.焦炭塔防变形设计的数值分析方法及应用.石油机械.2003, 31( 10): 92 966王正.游进，王盘等.値炭塔瞬态传热过程的数值模拟及应力持性分析.压力容器.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期化工机械#© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第37卷第4期化工机械#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