安全閥的介紹及選用

    摘要：從定義入手，詳細介紹了安全閥及泄放閥的區別及選用。并分析了國內主要的安全閥系列，列出了選用安全閥選用一般規則。
    關鍵詞：安全閥 泄放閥 閥門選用 安全閥選購
一 概述
    安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設備上重要的安全附件。其動作可靠性和性能好壞直接關系到設備和人身的安全，并與節能和環境保護緊密相關。而有的用戶和設計部門在選型時，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監督部門認可的閥門，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構和性能上很相似，二者都是在超過開啟壓力時自動排放內部的介質，以保證生產裝置的安全。由干存在這種本質上類似性，人們在使用時，往往將二者混同，另外，有些生產裝置在規則上也規定選用哪種均可。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鍋爐及壓力容器規范》第一篇中所闡述的定義來理解：
    （l）安全閥（Safety Valve）一種由閥前介質靜壓力驅動的自動泄壓裝置。其特征為具有突開的全開啟動作。用于氣體或蒸汽的場合。
    （2）泄放閥（Relief Valve），又稱溢流閥一種由閥前介質靜壓力驅動的自動泄壓裝置。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。
    （3）安全泄放閥（Safet Relief Valve），又稱安全溢流閥一種由介質壓力驅動的自動泄壓裝置。根據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設施上的稱之為泄放閥。不過，若按日本通產省的《火力發電技術標準》的規定看，設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則、運輸省及各級船舶協會的規則中，對安全排放量的認定和規定來看，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。在國內不論全啟式或微啟式統稱為安全閥。 
三、選型
    1．分類
    目前大量生產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、易爆或有毒的介質應選用封閉式，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。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。 
    2．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，再根據使用介質決定安全閥的材質和結構型式，再根據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則。
    （l）熱水鍋爐一般用不封閉帶扳手微啟式安全閥。 
    （2）蒸汽鍋爐或蒸汽管道一般用不封閉帶扳手全啟式安全閥。 
    （3）水等液體不可壓縮介質一般用封閉微啟式安全閥，或用安全泄放閥。 
    （4）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。 
    （5）氣體等可壓縮性介質一般用封閉全啟式安全閥，如儲氣罐、氣體管道等。 
    （6）E級蒸汽鍋爐一般用靜重式安全閥。 
    （7）大口徑，大排量及高壓系統一般用脈沖式安全閥，如減溫減壓裝置、電站鍋爐等。 
    （8）運送液化氣的火車槽車、汽車槽車、貯罐等一般用內裝式安全閥。 
    （9）油罐頂部一般用液壓安全閥，需與呼吸閥配合使用。 
    （10）井下排水或天然氣管道一般用先導式安全閥。 
    （11）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。 
    （12）負壓或操作過程中可能會產生負壓的系統一般用真空負壓安全閥。 
    （13）背壓波動較大和有毒易燃的容器或管路系統一般用波紋管安全閥。 
    （14）介質凝固點較低的系統一般選用保溫夾套式安全閥。
    3．國內主要廠家的比較及連接尺寸的選擇 
    國內生產安全閥的廠家比較多，連接尺寸也大多不統一。主要分以下幾個大類：
    （1）以JB／T2203－1999《彈簧式安全閥結構長度》為主的通用類。目前國內大多數安全閥生產廠家均按本標準設計生產。如浙江羅浮鍋爐附件廠、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，規格不全，微啟式安全閥最大公稱通徑為 D NI 00，全啟式安全閥最大公稱通徑DN200，中間缺少DN65、DN125兩個規格。根據我廠所生產的安全閥規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。經本人考證，各廠家連接尺寸也不盡統一，如 DN150全啟式安全閥，浙江羅浮鍋爐附件廠、上海閥門廠及江蘇吳江閥門工具廠各不相同。為了有一個統一的標準，用戶在選用及安裝時同一規格能夠互換，建議合肥通用機械研究所對JB／T2203－1999《彈簧式安全閥結構長度》進行修訂。建議設計院及用戶按標準選用，安全閥生產廠家按標準設計制造。
    （2）以API526 《鋼制法蘭連接安全泄放閥》（Flanged Steel Safety Relief Valve）為主的美標體系。國內進口化工設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）。本標準比較科學規范，對壓力、材料、溫度、喉徑等統籌考慮。依照喉徑確定規格，同一喉徑可以有好幾個規格，相反同一規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。隨著國際貿易及進口設備國產化的不斷推進，該標準將在國內得到很大推廣。目前該標準還沒有轉化為國標。
    （3）以在國際上影響比較大的安德森•格林伍德公司（Anderson Greenwood＆Co．）為依據的活塞式導閥操作安全泄壓閥（Pilot Operated Pressure Relief Valves）系列。國內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；啟閉壓差小等優點。一般適用于天然氣管道等。目前國內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，還沒有廣泛推廣。據我廠的經驗及所掌握的資料來看，國內大多數廠家按照該公司的數據設計制造，如浙江羅浮鍋爐附件廠、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布先導式安全閥標準。
    （4）以中國航天工業總公司第十一研究所設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。這一點請選用時務必注意。
    （5）以蘭州煉油廠設計研制開發的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l．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、電站設備、減溫減壓裝置配套的沖量式安全閥系列（如圖8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。此類系列閥門結構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別。
    4．喉徑的計算
    喉徑的計算一般按照《鍋爐壓力容器安全技術規范》附件五所列的公式�；蛘甙凑誂PIRP520 煉廠泄壓系統設計和安裝的推薦實施方法第一部分設計》中所列的公式。上述兩種公式計算結果基本相同或相差不大。

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