高永利

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730060)

安全閥的類型及選用

高永利

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730060)

安全閥是閥門家族比較特殊的一個(gè)分支，它的特殊性是因安全閥為不僅僅起到開(kāi)關(guān)的作用，更重要的是起到保護(hù)設(shè)備的安全。本文從安全閥的類型出發(fā)，提出了安全閥選用和安裝的要求。

安全閥；類型；選用安裝

安全閥(又稱泄壓閥)，是閥門家族中比較特殊的一個(gè)分支，為保證鍋爐、壓力容器和其他受壓力設(shè)備及管路的安全，將安全閥安裝于封閉系統(tǒng)的設(shè)備或管路上以保護(hù)系統(tǒng)安全，能夠有效預(yù)防由生產(chǎn)裝置超壓引起的爆炸事故。因?yàn)榘踩y能夠根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力(工作溫度)自動(dòng)啟閉，因此，安全閥在化工裝置中占有非常重要的地位，同時(shí)，準(zhǔn)確的選用和安裝安全閥很有必要。

1 分類及特點(diǎn)

1.1 按安全閥的結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)分類

按照安全閥的整體結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)，可以分為重錘杠桿式、彈簧式和脈沖式三種。三種形式的安全閥中，用得比較普遍的是彈簧式安全閥。

重錘杠桿式安全閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確，它的工作原理是通過(guò)杠桿獲得較大的作用力，調(diào)整安全閥的開(kāi)啟壓力就通過(guò)改變重錘的位置(或變換重錘的質(zhì)量)來(lái)實(shí)現(xiàn)。適用于鍋爐和溫度較高的壓力容器上。其結(jié)構(gòu)比較笨重，常因振動(dòng)而產(chǎn)生泄漏。

彈簧式安全閥結(jié)構(gòu)緊湊，安裝位置不受限制，靈敏度較高，常用于移動(dòng)式的壓力容器上。它的工作原理是利用壓縮彈簧來(lái)平衡閥瓣上的壓力。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧式安全閥上面的調(diào)整螺母來(lái)調(diào)節(jié)螺旋圈形彈簧的壓縮量來(lái)校正安全閥的開(kāi)啟(整定)壓力。所連接設(shè)備或管道的壓力升高，彈簧的壓縮量增大，閥瓣升高，閥瓣上的力也增加。但是，由于彈簧長(zhǎng)期受高溫的影響會(huì)導(dǎo)致彈力的減小。所以，在溫度較高的容器上使用時(shí)，要解決彈簧的隔熱或散熱問(wèn)題。

脈沖式安全閥由主閥和輔閥構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常安裝于安全泄放量很大的鍋爐和壓力容器。

1.2 按介質(zhì)排放方式的不同分類

按介質(zhì)排放方式的不同安全閥可分為全封閉式安全閥、半封閉安全閥、開(kāi)放式安全閥。

全封閉式安全閥主要用于介質(zhì)為有毒、易燃?xì)怏w的容器。當(dāng)安全閥開(kāi)啟時(shí)，氣體全部隨排氣管排放，介質(zhì)不外漏。

半封閉式安全閥主要用于無(wú)污染的氣體，當(dāng)安全閥開(kāi)啟時(shí)，所排出的氣體一部分從排氣管排出，一部分從閥蓋與閥桿間的間隙中排出。

開(kāi)放式安全閥適用于蒸汽，以及無(wú)污染的高溫氣體。敞開(kāi)的閥蓋使彈簧腔室與大氣相通，這樣可降低彈簧的溫度。

1.3 按安全閥閥瓣開(kāi)啟的最大高度和流道之比分類

按安全閥閥瓣開(kāi)啟的最大高度和流道之比分類，安全閥可分為微啟式安全閥和全啟式安全閥兩種。

微啟式安全閥主要適用于介質(zhì)是液體，或氣體排放量很小的場(chǎng)合。微啟式安全閥的動(dòng)作過(guò)程是比例作用式，開(kāi)啟高度通常為流道直徑的1/40- 1/20。

全啟式安全閥主要用于介質(zhì)為氣體的場(chǎng)合。開(kāi)啟高度大于或等于流道直徑的1/4。其動(dòng)作過(guò)程是屬于兩段作用式，必須借助升力機(jī)構(gòu)才能達(dá)到完全開(kāi)啟。

1.4 按作用原理分類

按作用原理，可以分為直接作用式安全閥和非直接作用式安全閥。

直接作用式安全閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速，可靠性好，是在工作介質(zhì)的直接作用下開(kāi)啟的。但因?yàn)檩d荷大小受到限制，不能用于高壓、大口徑的場(chǎng)合。

非直接作用式安全閥，可以分為先導(dǎo)式安全閥、帶動(dòng)力輔助裝置的安全閥。

先導(dǎo)式安全閥適用于高壓、大口徑的場(chǎng)合，它依靠從導(dǎo)閥排出的介質(zhì)來(lái)驅(qū)動(dòng)或控制的，而導(dǎo)閥本身是一個(gè)直接作用式安全閥，有時(shí)也采用其他形式的閥門。帶動(dòng)力輔助裝置的安全閥適用于開(kāi)啟壓力很接近于工作壓力的場(chǎng)合，或需定期開(kāi)啟安全閥的場(chǎng)合。同時(shí)，還可以在緊急情況下強(qiáng)制開(kāi)啟。

2 安全閥的選型和安裝

2.1 確定安全閥的工作壓力

選用安全閥時(shí)，應(yīng)根據(jù)所需開(kāi)啟壓力值確定閥門的工作壓力級(jí)，根據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度選定工作壓力等級(jí)。

2. 2 確定安全閥的排放壓力Pd

安全閥的排放壓力一般為整定壓力(開(kāi)啟壓力)的1.1倍，蒸汽鍋爐安全閥的排放壓力為整定壓力的1.03倍。

2. 3 安全閥通徑的確定

安全閥的排放能力≥被保護(hù)系統(tǒng)必需排放量。被保護(hù)系統(tǒng)必需排放量是由系統(tǒng)或設(shè)備的工作條件、容量以及可能引起超壓的因素決定的。

2. 4 材質(zhì)的確定

應(yīng)考慮介質(zhì)的物理性質(zhì)以及正常工作時(shí)的工作溫度、工作壓力，腐蝕性等多種因素。

2. 5 特殊場(chǎng)合安全閥的確定

輸送溫度超過(guò)320℃的氣體或壓力大于3MPa的蒸汽，應(yīng)選用帶散熱器(翅片)的安全閥；對(duì)承受附加背壓力的安全閥應(yīng)選用波紋管安全閥；對(duì)使用有腐蝕性介質(zhì)的安全閥，也應(yīng)選用波紋管安全閥；對(duì)易燃、毒性為極度或高度危害介質(zhì)必須采用封閉式安全閥；全啟式安全閥適用于泄放量大的場(chǎng)合；當(dāng)設(shè)備內(nèi)工作壓力穩(wěn)定、泄放量小時(shí)應(yīng)選用微啟式安全閥；高壓、泄放量大，宜選用非直接起動(dòng)式安全閥； 對(duì)較稠且易堵塞的介質(zhì)，宜選用安全閥與爆破片的串聯(lián)組合式的泄放裝置。

3 安全閥安裝位置及要求

3.1 安裝位置

①垂直向上安裝。②盡量靠近被保護(hù)的設(shè)備或管道。③安裝在易于檢修和調(diào)節(jié)之處，周圍有足夠空間。④壓力容器的安全閥，安裝在容器本體液面以上氣相空間，也可以安裝在連接點(diǎn)位于壓力容器氣相空間的管道上。⑤對(duì)于盛裝易燃、毒性、黏性介質(zhì)的容器、設(shè)備，可在安全閥前裝截止閥，但截止閥的流通面積，不得小于安全閥的最小流通面積，并加裝鉛封，保證截止閥處于全開(kāi)、常開(kāi)狀態(tài)。⑥安全閥要與截止閥反向安裝，減少閥門自重力影響，避免出現(xiàn)應(yīng)力疲勞和排放振動(dòng)疲勞。⑦對(duì)于可能被物料堵塞或腐蝕的安全閥，在其入口前設(shè)爆破片，并在安全閥與爆破片之間，加裝檢查閥，在其入口管道上采取反吹掃、伴熱或保溫等防堵措施。⑧管道上的安全閥，不能安裝在水平管道的死角處，應(yīng)設(shè)置在流體壓力比較穩(wěn)定的地方。⑨對(duì)于液體介質(zhì)的管道、換熱器或壓力容器等，當(dāng)閥門關(guān)閉可能會(huì)出現(xiàn)熱膨脹，造成壓力憋高的問(wèn)題時(shí)，設(shè)置的安全閥可水平安裝，直接向下排出液體。⑩對(duì)空緊急排放，管口要平整、不尖銳，沒(méi)有毛刺，以防產(chǎn)生靜電放電。安全閥安裝點(diǎn)，不能使安全閥承受過(guò)大的背壓值，應(yīng)在規(guī)定允許范圍內(nèi)。安全閥的閥體，要支撐平穩(wěn)。裝有極度和高度危害或易燃易爆介質(zhì)的容器，安全閥的排出口應(yīng)引至安全地點(diǎn)，并進(jìn)行妥善處理。

3.2 安裝要求

①對(duì)于腐蝕性介質(zhì)，安全閥要與爆破片組合安裝。②對(duì)于高毒性介質(zhì)，要選用密封性良好的安全閥類型。③對(duì)于高溫介質(zhì)安全閥，高溫對(duì)彈簧影響較大，應(yīng)避免選用彈簧式安全閥。④對(duì)于重要安全閥，或者易受火災(zāi)影響的安全閥，要設(shè)置噴淋保護(hù)。⑤對(duì)于球罐用安全閥，要安裝雙安全閥，且其中任何一個(gè)安全閥的泄壓能力，都能滿足球罐安全泄壓要求。⑥安全閥要設(shè)置靜電跨線。⑦為了防止安全閥反復(fù)啟閉，產(chǎn)生顫振，損壞閥門，要減少安全閥入口管道的壓力降，即加大入口管徑、縮短入口管段

總之，安全閥的選型是一個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題，不僅取決于安全閥本身的因素，而且還取決于被保護(hù)系統(tǒng)的各種情況，因此，在選型時(shí)，應(yīng)該針對(duì)安全閥在工作時(shí)面臨的各種極端情況綜合考慮，這樣才能保證設(shè)備的安全、合理、可靠的運(yùn)行。

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(本文文獻(xiàn)格式：高永利.安全閥的類型及選用[J].山東化工，2017，46(14)：121-122.)

2017-05-09

高永利(1961—)，講師，主要從事化工教學(xué)，化工設(shè)計(jì)及研究。

TQ055.8；E927+.7

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1008-021X(2017)14-0121-02