安全阀的介绍与选用

安全阀的介绍与选用一概述安全阀*炉、压力容器和其他受压力设备上重要的安全附件。其动作可靠性和性能好坏直接关系到设备和人身的安全，并与节能和环境保护紧密相关。而有的用户和设计部门在选型时，总是选错型号。为此本文对安全阀的选用加以分析。二、 定义所谓安全阀广义上讲包括泄放阀，从管理规则上看，直接安装在蒸汽锅炉或一类压力容器上，其必要条件是必须得到技术监督部门认可的阀门，狭义上称之为安全阀，其他一般称之为泄放阀。安全阀与泄放阀在结构和性能上很相似，二者都是在超过开启压力时自动排放内部的介质，以保证生产装置的安全。由干存在这种本质上类似性，人们在使用时，往往将二者混同，另外，有些生产装置在规则上也规定选用哪种均可。因此，二者的不同之处往往被忽视。从而也就出现了许多间题。如果要将二者作出比较明确的定义，则可按照《ASME锅炉及压力容器规范》第一篇中所阐述的定义来理解：安全阀(SafetyValve)一种由阀前介质静压力驱动的自动泄压装置。其特征为具有突开的全开启动作。用于气体或蒸汽的场合，如图1。泄放阀(ReliefValve)，又称溢流阀一种由阀前介质静压力驱动的自动泄压装置。它随压力超过开启力的增长而按比例开启。主要用于流体的场合。如图2所示。安全泄放阀(SafetReliefValve)，又称安全溢流阀一种由介质压力驱动的自动泄压装置。根据使用场合不同既适用作安全阀也适用作泄放阀。以日本为例，给安全阀和泄放阀作出明确定义的比较少，一般用作锅炉这类大型贮能压力容器的安全装置称之为安全阀，安装在管道上或其他设设施上的称之为泄放阀。不过，若按日本通产省的《火力发电技术标准》的规定看，设备上安全保障的重要部分，指定使用安全阀，如锅炉、过热器、再热器等。而在减压阀的下侧需要与锅炉和涡轮机相接的场合，都需要安装泄放阀或安全阀。如此看，安全阀要求比泄放阀更具可靠性。另外，从日本劳动省的高压气体管理规则、运输省及各级船舶协会的规则中，对安全排放量的认定和规定来看，我们把保证了排放量的称之为安全阀，而不保证排放量的阀门称作泄放阀。在国内不论全启式或微启式统称为安全阀。三、 选型分类目前大量生产的安全阀有弹簧式和杆式两大类。另外还有冲量式安全阀、先导式安全阀、安全切换阀、安全解压阀、静重式安全阀等。弹簧式安全阀主要依靠弹簧的作用力而工作，弹簧式安全阀中又有封闭和不封闭的，一般易燃、易爆或有毒的介质应选用封闭式，蒸汽或惰性气体等可以选用不封闭式，在弹簧式安全阀中还有带扳手和不带扳手的。扳手的作用主要是检查阀瓣的灵活程度，有时也可以用作手动紧急泄压用，如图3。杠杆式安全阀主要依靠杠杆重锤的作用力而工作，但由于杠杆式安全阀体积庞大往往限制了选用范围。温度较高时选用带散热器的安全阀。安全阀的主要参数是排量，这个排量决定于阀座的口径和阀瓣的开启高度，由开启高度不同，又分为微启式和全启式两种。微启式是指阀瓣的开启高度为阀座喉径的1/40〜l/20。全启式是指阀瓣的开启高度为阀座喉径的1/4。安全阀的选用由操作压力决定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温度范围，由计算出的安全阀的定压值决定弹簧或杠杆的定压范围，再根据使用介质决定安全阀的材质和结构型式，再根据安全阀泄放量计算出安全阀的喉径。以下为安全阀选用的一般规则。热水锅炉一般用不封闭带扳手微启式安全阀。蒸汽锅炉或蒸汽管道一般用不封闭带扳手全启式安全阀。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。高压给水一般用封闭全启式安全阀，如高压给水加热器、换热器等。气体等可压缩性介质一般用封闭全启式安全阀，如储气罐、气体管道等。E级蒸汽锅炉一般用静重式安全阀。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，如图8所示。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，如图4所示。油罐顶部一般用液压安全阀，需与呼吸阀配合使用。井下排水或天然气管道一般用先导式安全阀，如图6所示。液化石油气站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流阀。负压或操作过程中可能会产生负压的系统一般用真空负压安全阀。背压波动较大和有毒易燃的容器或管路系统一般用波纹管安全阀。介质凝固点较低的系统一般选用保温夹套式安全阀，如图7所示。国内主要厂家的比较及连接尺寸的选择国内生产安全阀的厂家比较多，连接尺寸也大多不统一。主要分以下几个大类：以JB/T2203-1999《弹簧式安全阀结构长度》为主的通用类。目前国内大多数安全阀生产厂家均按本标准设计生产。如浙**浮锅炉附件厂、杭州阀门厂、江苏吴江阀门工具厂、上海阀门厂、开封高压阀门厂、海安阀门厂等。但本标准也不尽完美，规格不全，微启式安全阀最大公称通径为DNI00，全启式安全阀最大公称通径DN200，中间缺少DN65、DN125两个规格。根据我厂所生产的安全阀规格及掌握的资料来看，目前微启式安全阀公称通径最大达到DN250，全启式安全阀公称通径达到DN400。经本人考证，各厂家连接尺寸也不尽统一，如DN150全启式安全阀，浙**浮锅炉附件厂、上海阀门厂及江苏吴江阀门工具厂各不相同。为了有一个统一的标准，用户在选用及安装时同一规格能够互换，建议合肥通用机械研究所对JB/T2203-1999《弹簧式安全阀结构长度》进行修订。建议设计院及用户按标准选用，安全阀生产厂家按标准设计制造。以API526《钢制法兰连接安全泄放阀》(FlangedSteelSafetyReliefValve)为主的美标体系。国内进口化工设备等所配的安全阀连接尺寸一般按照本标准，如图5所示。本标准公称通通径为DN25〜DN200(l”〜8”)，公称压力为2〜42MPa，喉径从D-T(9.5〜146mm)。本标准比较科学规范，对压力、材料、温度、喉径等统筹考虑。依照喉径确定规格，同一喉径可以有好几个规格，相反同一规格可能有好几个喉径可以选择。如DN100〜DN150(4”〜6”)喉径有L、M、N、P四种可以选择。随着国际贸易及进口设备国产化的不断推进，该标准将在国内得到很大推广。目前该标准还没有转化为国标。以在国际上影响比较大的安德森•格林伍德公司(AndersonGreenwood&Co.)为依据的活塞式导阀操作安全泄压阀(PilotOperatedPressureReliefValves)系列。国内一般称之为先导式安全阀，如图6所示，先导式安全阀由主阀和导阀组成，导阀操作主阀的开启和关闭。这种阀门排量大；不受背压的影响；可以在非常接近开启压力下进行不泄漏操作；启闭压差小等优点。一般适用于天然气管道等。目前国内还没有先导式安全阀标准及连接尺寸标准。并且这种类型的阀门刚刚开发，还没有广泛推广。据我厂的经验及所掌握的资料来看，国内大多数厂家按照该公司的数据设计制造，如浙**浮锅炉附件厂、航天十一研究所等。建议合肥通用机械研究所尽早起草并发布先导式安全阀标准。以中国航天工业总公司第十一研究所设计研制的安全阀自成一个体系。航天十一所研制的HT系列安全阀品种多，有HTO普通安全阀(如图1所示)、HTB平衡波纹管式安全阀、HTR泄流阀、HTN特殊安全阀、HTGS高性能蒸汽安全阀°HTXY液体泄压阀、HTXD先导式安全阀等，且性能良好。但是除HTXD系列先导式安全阀与安德森•格林伍德公司连接尺寸相同外，其余与美标、国标均不相同。这一点请选用时务必注意。（5） 以兰州炼油厂设计研制开发的A型、TA型封闭全开启弹簧式安全阀自成一个体系。该系列口径DN25〜DN150（1”〜6’），公称压力1.6〜4.0MPa，喉径D〜R（9.5—115mm）。该体系连接尺寸与美标及国标均不相同，为兰炼专用。（6） 为锅炉、电站设备、减温减压装置配套的冲量式安全阀系列（如爵所示）。如哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂、武汉锅炉厂、青岛电站辅机厂等配套的专用安全阀。此类系列阀门结构及连接尺寸各厂家一般不相同，可能有部分相同。选用时一定要注意阀门喉径及连接尺寸的区别。喉径的计算喉径的计算一般按照《锅炉压力容器安全技术规范》附件五所列的公式。或者按照APIRP520炼厂泄压系统设计和安装的推荐实施方法第一部分设计》中所列的公式。上述两种公式计算结果基本相同或相差不大。四、结束语安全阀的选型是一项比较重要的工作，选型恰当与否将直接影响设备的安全。上述所列都是我厂的一些经验总结，限于篇幅，可能不尽完全，供大家参考。安全阀设置规定1.0总则1.1编制目的及适用范围1为符合国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》中对'安全阀一般每年至少应校验一次”的要求，特编制本规定。2本规定适用于中国石油化工集团公司所属企业中现有的和新建、改扩建的生产装置。1.1.3本规定适用于安全阀的公称压力范围在0.1〜25MPa之间，流道直径大于或等于8mm的范围内。4本规定不适用于锅炉安全阀，锅炉安全阀的设置应遵守原劳动部《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的规定。1.2相关法规和标准1.2.1《压力容器安全技术监察规程》（质技监局锅发[1999]154号）GB/T12241-89安全阀一般要求GB/T12242-89安全阀性能试验方法GB/T12243-89弹簧直接载荷式安全阀2.0名词解释2.0.1最高操作压力P：设备运行期间可能达到的最高压力。2.0.2背压力Pb：安全阀出口处压力，它是附加背压和排放背压力的总和。安全阀的背压是由于安全阀后的排放系统有压力而存在于安全阀出口处的压力，背压可以*定的，也可以是变化的。背压是附加背压和积聚背压之和。附加背压：当安全阀未启动时，由于其它阀排放而存在于安全阀出口的静压，它可能*定的，也可能是变化的。积聚背压：当安全阀打开后，由于排放使主管中增加的压力。2.0.3整定压力（开启压力）PS：安全阀阀瓣在运行条件下开始升起的进口压力。在该压力下，开始有可测量的开启高度，介质呈由视觉或听觉感知的连续排放状态。2.0.4排放压力Pd：阀瓣达到规定开启高度的进口压力。2.0.5回座压力Pr：排放后阀瓣重新与阀座接触，即开启高度变为零时的进口压力。2.0.6超过压力APO：排放压力与整定压力之差，通常用整定压力的百分数来表示。2.0.7启闭压差APbl:整定压力与回座压力之差，通常用整定压力的百分数来表示。2.0.8排放背压力Pbd（也称“积聚背压”或“动背压）”：由于介质通过安全阀流入排放系统，而在阀出口处形成的压力。2.0.9附加背压力PbS（也称“叠加背压”或“静背压）”：安全阀动作前，在阀出口处存在的压力，它是由其它压力源在排放系统中引起的。2.0.10直接载荷式安全阀：一种直接用机械载荷如重锤、杠杆加重锤或弹簧来克服由阀瓣下介质压力所产生作用力的安全阀。2.0.11先导式安全阀：一种依靠从导阀排出介质来驱动或控制的安全阀，该导阀本身应是符合标准要求直接载荷式安全阀。2.0.12平衡波纹管式安全阀：平衡波纹管式安全阀是平衡式安全阀的一种。它借助于在阀瓣和泄出阀盖间安装波纹管的方法，将普通式安全阀的背压限制降低到最少。2.0.13全启式安全阀：指阀瓣开启高度而言，一般用于排放介质为气体的条件下，当达到排放压力时全启。2.0.14微启式安全阀：指阀瓣开启高度而言，一般用于排放介质为液体的条件下，当达到整定压力时开始开启，并随压力的升高而继续开大。2.0.15封闭弹簧式安全阀：指安全阀弹簧罩是封闭的，弹簧不与大气接触。2.0.16不封闭弹簧式安全阀：指安全阀弹簧罩不封闭，弹簧可与大气接触。2.0.17附加配件：在本规定中专指为安全阀校验目的而在其管路上所配置的固定件，如爆破片、阀门、管道、管件和压力表等。2.0.18在线校验：指利用安全阀管路上的附加配件，校验人员使用合适的专用器具，在安全阀不拆卸下来和生产装置不停工的情况下，在原处进行安全阀校验和压力整定。2.0.19离线校验：指把安全阀拆卸下来，搬运到专门从事安全阀校验的场所，进行安全阀校验和压力整定。2.0.20快速切换装置：指安装在双安全阀下，可快速改变安全阀的在用与备用关系的装置。2.0.21开启高度h：阀瓣离开关闭位置的实际升程。2.0.22频跳：安全阀阀瓣迅速异常地来回运动，在运动中阀瓣接触阀座。2.0.23颤振：安全阀阀瓣迅速异常地来回运动，在运动中阀瓣不接触阀座。2.0.24铅封：由指定的专业人员用专用工具把安全阀的阀帽锁住，或者把截断阀的手轮按设计要求锁住，不经允许均不能启封的完整活动。3.0安全阀的选型及订货3.1安全阀的选型3.1.1排放不可压缩液体的膨胀泄压，宜选用微启式安全阀，也可选用全启式安全阀。当介质为液体选用全启式安全阀时，它的动作性能则变为微启式，其喷嘴内径应按微启式计算。3.1.2在石油、石化生产装置中一般只选用弹簧式安全阀或先导式安全阀。3.1.3下列情况应选用平衡波纹管式安全阀：安全阀的背压力大于其整定压力的10%，而小于30%时；当介质具有腐蚀性、易结垢、易结焦，会影响安全阀弹簧的正常工作时；但平衡波纹管式安全阀不适用于酚、蜡液、重石油馏分、含焦粉等的介质上，也不适用于往复压缩机选用。3.1.4下列情况应选用先导式安全阀：安全阀的背压力大于其整定压力的30%以上时；对要求安全阀的密封性能特别好的场合；对于介质有毒、有害时，应选用不流动式导阀（即导阀打开时，它不向外排放介质）。3.1.5除用于水、蒸汽、空气、氮气的安全阀外，所有安全阀都应选用封闭弹簧式结构。3.2安全阀的制造标准和选择3.2.1安全阀的制造标准目前我国采用的安全阀制造标准有两种：国家标准（弹簧直接载荷式安全阀GB12243-89）APK美国石油协会）标准（FlangedSteelSafety—ReliefValvesAPIStandard526fourthEdition1995）3.2.2安装在处理易燃、易爆、有害、有毒介质的设备及管道上的安全阀，宜选用API标准制造的安全阀。3.2.3符合下列场所之一时，宜选用国家标准制造的安全阀。安装在水、蒸汽、空气、氮气等排放要求不高的场所。安全阀所保护设备的连续运转时间少于一年，或其它要求较低的场所。3.3订货要求3.3.1严格按设计的安全阀规格表中参数订货，并按相关标准认真做好各项检验，制造厂必须提供产品质量证书，并在产品上装设牢固的金属铭牌，内容应符合国家技术监督局相关规程，对进口安全阀应按合同要求进行检验。3.3.2应要求厂家做好产品的包装，使安全阀在运输过程中始终保持垂直状态。3.4安全阀的截断阀3.4.1安全阀上下游的截断阀，应满足下列条件：上下游截断阀的压力等级，应与安全阀进出口管道的压力等级一致；截断阀进出口的公称直径，不得小于安全阀的进出口法兰的公称直径；截断阀一般宜选用明杆闸阀或截止阀，若选用闸阀，阀杆应水平安装。4.0安全阀设置和选用原则4.1安全阀设置的典型方式4.1.1方式一：只安装一个安全阀，且安全阀的前后不加截断阀（见图1）。4.1.2方式二：只安装一个安全阀，且安全阀的前后应加截断阀（见图2）。4.1.3方式三：只安装一个安全阀，且安全阀的前后应加截断阀及副线阀（见图3）。4.1.4方式四：只安装一个安全阀，且安全阀前再装上一组爆破片；在爆破片及安全阀之间，安装有可供在线校验使用的四通组件接口（见图4）。4.1.5方式五：只安装一个安全阀，且安全阀前再装上一组爆破片；在爆破片及安全阀之间，安装有可供在线校验使用的四通组件接口，且爆破片前和安全阀后又分别加装一个截断阀（见图5）。4.1.6方式六：指同时安装两个安全阀，且在每个安全阀前后加装一个截断阀，使安全阀可互为备用的情况（见图6）。图中：LC——铅封关；LO——铅封开:在图2，图3，图6中表示安全阀前后的四通组件接头，如果需要在线校验时才安装，否则可以取消。4.2设置方式的选用原则4.2.1符合下列情况之一时，可按方式一设置安全阀：在间断或批量生产的操作单元中，能满足一年一校要求。为满足安全阀一年一校要求，设备内物料可倒空。4.2.2凡需要连续运转一年以上的设备，且在安全阀校验的时间内，可利用其他措施能保证系统不超压，可按方式二设置安全阀。4.2.3符合下列情况之一时，可按方式三设置安全阀：在安全阀校验时间内，不能利用其他措施来保证系统不超压时；开停车时，需要通过安全阀的副线阀来排放物料时。4.2.4符合下列情况之一时，按方式四设置安全阀：在介质为下列情况之一时：粘稠介质；腐蚀介质；介质会自聚；介质带有固体颗粒。安装一个安全阀，仅加爆破片就可满足在线校验的要求时。4.2.5在4.2.4情况下，且设备运行周期内需在线更换爆破片时，应按方式五设置安全阀。4.2.6在用以上方式都不能达到“一般每年至少应校验一次”要求的场合，可按方式六设置并联备用安全阀，并用铅封使它们处于一开一闭的状态。4.2.7按照系统需要，当一个泄放源设置了两个或两个以上的安全阀时，为满足“一般每年至少应校验一次”的要求，应参照上述六种方式之一选取一种既能满足使用要求，又比较经济的方式加以配置。4.2.8对工艺有特殊要求的安全阀设置可按相关规定执行。5.0安装运输要求5.1安全阀的安装要求5.1.1安全阀安装前必须经校验定压合格、铅封后方可安装，铅封应标明校验日期；5.2截断阀的铅封要求在安全阀前后需安装截断阀时，必须确认截断阀灵活好用，且装有明显的开关标识，铅封应符合设计要求。5.3运输及保管安全阀在运输及保管过程中，为保持导向部件及弹簧的位置不变，应始终保持垂直状态，严禁推倒搬运。6.0校验和维护6.1安全阀校验6.1.1安全阀一般每年至少应校验一次。6.1.2安全阀在使用过程中出现下列情况之一时，应及时校验：超出开启压力才开启；低于开启压力却开启；低于回座压力阀瓣才能回座；发生频跳、颤振、卡阻时。6.1.3安全阀校验可采用在线校验或离线