安全閥基礎知識
01
安全閥的基本知識
（1）閥門(mén)：安裝在壓力容器、受壓設備及連接管道上，用以控制介質(zhì)流向的、具有可動(dòng)機構的機械產(chǎn)品的總稱(chēng)。
（2）閥門(mén)的公稱(chēng)通經(jīng)：是指閥門(mén)與管道及所有其他附件連接處管道的名義直徑，單位是毫米（用DN表示）。
（3）安全閥：是一種自動(dòng)閥門(mén)，能不借助任何外力而只利用介質(zhì)本身的力來(lái)排出一額定數量的流體，以防止系統內壓力超過(guò)預定的安全值。當壓力恢復正常后，在自行關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續流出的一種閥。
（4）工作壓力P：閥門(mén)在使用介質(zhì)溫度下的壓力。
（5）工作溫度T：閥門(mén)在使用介質(zhì)下的溫度。
（6）整定壓力Ps: 安全閥在運行條件下開(kāi)始開(kāi)啟的預定壓力。在該壓力下，開(kāi)啟閥瓣的力與使閥瓣保持在閥座的力平衡。
（7）回座壓力Pr: 指安全閥達到排放狀態(tài)后，介質(zhì)壓力下跌至一定值，閥瓣重新與閥座接觸，亦即開(kāi)啟高度變?yōu)榱銜r(shí)，閥門(mén)進(jìn)口處的靜壓力。
（8）啟閉壓差△Pbl：安全閥整定壓力與回座壓力之差，通常用整定壓力的百分數來(lái)表示，只有當整定壓力很低時(shí)，才用Mpa表示。
（9）排放壓力Pb: 整定壓力加上超過(guò)壓力（超過(guò)壓力指超過(guò)安全閥整定壓力所增加的壓力，通常用整定壓力的百分數來(lái)表示）。
（10）開(kāi)啟高度h: 閥瓣離開(kāi)關(guān)閉位置的實(shí)際升程。
（11）流道面積A：指閥進(jìn)口端到關(guān)閉件密封面間流道的最小截面積，用來(lái)計算無(wú)任何阻力影響時(shí)的理論排量。對應于流道面積A的流道直徑為do（喉徑）。
（12）排量系數Kd：閥門(mén)實(shí)際排量與理論排量的比值。
（14）密封試驗壓力Pt: 進(jìn)行密封試驗時(shí)規定的壓力，在此壓力下測量通過(guò)關(guān)閉件密封面的泄漏率。一般取整定壓力的90%作為密封試驗壓力。
（15）出廠(chǎng)試驗：出廠(chǎng)前對產(chǎn)品所進(jìn)行的殼體強度、密封性、開(kāi)啟壓力的試驗。
02 安全閥基本結構 （1）閥體。 （2）閥座。 （3）閥瓣。 （4）調節圈。 （5）彈簧。 （6）閥桿。 （7）閥蓋。 （8）閥帽。
03 安全閥的分類(lèi) （1）按使用介質(zhì)分： a:蒸汽用安全閥 。 b:空氣及其它氣體用安全閥 。 c:液體用安全閥。 （2）按公稱(chēng)壓力分 a:低壓安全閥：公稱(chēng)壓力PN≤1.6Mpa b:中壓安全閥：公稱(chēng)壓力PN1.6～6.4Mpa。 c:高壓安全閥：公稱(chēng)壓力PN6.4～80.0Mpa d:超高壓安全閥：公稱(chēng)壓力PN﹥100Mpa。 （3）按適用溫度分： a:超低溫安全閥：t≤-100℃。 b:低溫安全閥：-100℃～-40 ℃。 c:常溫安全閥：-40 ℃～120 ℃。 d:中溫安全閥：120 ℃～450 ℃。 e:高溫安全閥：t＞ 450 ℃。 （4）按連接方式分： a:法蘭連接安全閥。 b:螺紋連接安全閥。 c:焊接連接安全閥。 （5）按開(kāi)啟高度分： a:微啟式安全閥：開(kāi)啟高度在do /40～ do /20 。 b:全啟式安全閥：開(kāi)啟高度不小于do /4。 c:中啟式安全閥：開(kāi)啟高度介于微啟式和全啟式之間。 （6）按結構形式分： a:杠桿重錘式安全閥 。 b:彈簧式安全閥。 c:脈沖式安全閥（又稱(chēng)先導式安全閥）。 d:微啟式安全閥。 e:全啟式安全閥。 f:全封閉式安全閥。 g:半封閉式安全閥。 h:敞開(kāi)式安全閥。 04 安全閥的基本要求 05 對安全閥的基本技術(shù)要求： （1）整定壓力大于3.0Mpa的蒸汽用安全閥或介質(zhì)溫度大于235℃的空氣或其它氣體用安全閥，應能防止排出的介質(zhì)直接沖蝕彈簧。 （2）蒸汽用安全閥必須帶有扳手，當介質(zhì)壓力達到整定壓力75%以上時(shí)，能利用扳手將閥瓣提升，該扳手對閥的動(dòng)作不應造成阻礙。 （3）對有毒或易燃性介質(zhì)用安全閥必須采用封閉式安全閥，且要防止閥蓋和保護罩墊片處的泄漏。 （4）為防止調整彈簧壓縮量的機構松動(dòng)，以及隨意改變已調好的壓力，必須設有防松裝置并加鉛封。 （5）閥座應固定在閥體上，不得松動(dòng)，全啟式安全閥應設有限制開(kāi)啟高度的機構。 （6）安全閥即使有部分損壞，任應能達到額定排量，當彈簧破損時(shí)，閥瓣等零件不會(huì )飛出閥體外。 （7）對有附加背壓力的安全閥，應根據其壓力的大小和變動(dòng)情況，設置背壓平衡機構。 （8）對先導式安全閥應分別對導閥和主閥作密封性和開(kāi)啟動(dòng)作試驗，都應達到標準規定的性能要求。 06 安全閥的動(dòng)作原理 向下作用于閥瓣的彈簧預緊力Fd，一部分用來(lái)抵抗介質(zhì)作用力Po.S，另一部分產(chǎn)生閥門(mén)密封件之間的相互壓緊力f,隨著(zhù)介質(zhì)壓力的提高，密封件間的相互壓緊力隨之減少，當介質(zhì)壓力達到開(kāi)啟壓力Ps時(shí)，相互壓緊力為零，安全閥開(kāi)啟，此時(shí)滿(mǎn)足：Fd=Ps.S。 07 安全閥相關(guān)標準 由于安全閥的重要性，世界各國都對安全閥的設計制造制定了許多相關(guān)標準和法規。我國早期的安全閥標準大都參照前蘇聯(lián)的安全閥標準。目前采用的安全閥標準有： GB/T12241（安全閥一般要求） GB/T12242（安全閥性能試驗方法） GB/T12243（彈簧直接載荷式安全閥） ZB-J98-013（電站安全閥技術(shù)條件） API520/API526/API527（美標） 08 安全閥校驗與維修 要全面的檢驗安全閥的各項技術(shù)性能指標必須是進(jìn)行全性能試驗，試驗最基本的要求是具有實(shí)際運行狀態(tài)，甚至超過(guò)實(shí)際運行狀態(tài)。這種試驗裝置除了高溫高壓容器等設備外，還要具備各種參數的快速測定儀器，并保證具備大流量的高溫高壓蒸汽源，耗資巨大。 校驗是安全閥試驗的一部分，是制造廠(chǎng)出廠(chǎng)試驗的主要項目。出廠(chǎng)前一般都用常溫的安全閥校驗臺進(jìn)行空氣介質(zhì)的開(kāi)啟壓力整定和密封性試驗。安全閥常溫校驗臺只能做開(kāi)啟壓力整定和密封性試驗。
09 安全閥在什么情況下需要校驗 10 回座壓力的調整意義和方法 國標定義的回座壓力指安全閥達到排放狀態(tài)后，介質(zhì)壓力下跌至一定值，閥瓣重新與閥座接觸，亦即開(kāi)啟高度變?yōu)榱闶?，閥門(mén)進(jìn)口處的靜壓力，回座壓力太低太高都不 好，太低將造成介質(zhì)和能量的損失，太高則達不到排放量，造成閥門(mén)頻跳，原則是在能達到排放量的情況下盡量的調高回座壓力，降低介質(zhì)和能量的損失。 回座壓力是通過(guò)調節圈來(lái)調整的，調節的原理是間隙原理，間隙越小，噴出時(shí)阻力越大，托住閥芯下降的力越大，越不易回座，反之，間隙越大，閥芯越容易回落，回座壓力越高。 11 校驗方法及其優(yōu)缺點(diǎn) 安全閥校驗有現場(chǎng)校驗（在線(xiàn)校驗）和校驗臺校驗兩種手段，條件允許下應該盡量在現場(chǎng)校驗，因為現場(chǎng)校驗更切合實(shí)際運行工況，因而更可靠。 現場(chǎng)校驗的優(yōu)點(diǎn)：便于對焊接式安全閥的校驗，可測定回座壓力，測量準確。 缺點(diǎn)是校驗時(shí)間長(cháng)，系統要反復升壓，不經(jīng)濟，較危險，不可以做密封性試驗。 12 安全閥常溫校驗臺的優(yōu)缺點(diǎn): a.解決常溫介質(zhì)和工作溫度250℃以下的安全閥整定和檢漏。 b.確定安全閥開(kāi)啟壓力的較小誤差范圍，節約了新裝安全閥的調整時(shí)間，降低了勞動(dòng)強度，減小能源消耗和減小工作危險性。 c.存在運行溫度與常溫下的誤差（彈簧在高溫下變軟），不能校驗回座壓力。 13 常溫校驗所使用的介質(zhì) 常溫校驗一般使用空氣、氮氣和水（壓力在20Mpa以上使用）。氧氣、氫氣、乙炔氣等易燃、助燃或有毒有害介質(zhì)不能作為介質(zhì)源校驗。煤油、汽油、柴油等也不能作為介質(zhì)源。二氧化碳氣體雖無(wú)毒不燃，但容易結冰，堵塞管路。 14 安全閥校驗原理 將帶壓力的介質(zhì)通入被校驗安全閥的進(jìn)口處，待介質(zhì)壓力上升到安全閥開(kāi)啟狀態(tài)，測得此時(shí)的壓力，即位開(kāi)啟壓力并進(jìn)行調整至規定的開(kāi)啟值即完成開(kāi)啟壓力的校驗。然后在壓力下降至規定值（開(kāi)啟壓力的90%），用觀(guān)察壓力表或其它法定方法檢查其有無(wú)介質(zhì)泄漏，即密封性校驗。 15 安全閥的修理 安全閥的修理主要是對安全閥密封面的修理，所以對安全閥密封面材料有較高的要求，基本要求是：有較高強度，可以承受較高的密封比壓：有一定的抗沖擊韌性，可 以承受閥芯快速起跳回座的沖擊：有較高硬度，可以承受介質(zhì)沖蝕：不能生銹，否則很快泄漏：要耐高溫，可以適用蒸汽等介質(zhì)，不致高溫變軟：要耐腐蝕，可以承 受酸堿等侵蝕。 安全閥硬密封的主要形式有：平面密封、錐形密封、球形密封等，最常用的是平面密封。 （1）安全閥密封面的修理 安全閥密封面有金屬和非金屬兩種，非金屬密封一般用于常溫介質(zhì)，金屬密封多用于高溫高壓介質(zhì)。非金屬材質(zhì)的密封面在損壞后，一般都將鑲圈（密封環(huán)）拆下調 換，不能拆下或無(wú)備件只能用車(chē)削加工。金屬密封面在損壞不太嚴重的情況下，都采用研磨的方式。研磨分為粗磨和精磨。閥座和閥芯必須用平整的磨具進(jìn)行分開(kāi)研 磨，不能對磨，因為對磨后出現溝漕，一經(jīng)開(kāi)啟回座后即泄漏。 （2）研磨工具、材料 磨具：研磨平板： a、鑄鐵（用于粗磨）。 b、硬質(zhì)合金（用于細磨）。 磨頭（用于研磨閥座）。 磨料：氧化鉻、白剛玉，280#、360#、600#、W4、W2.5、W1.5。 磨劑：油酸、機油、菜油、豬油。 （3）密封面的研磨 研磨是應用磨具和研磨劑，在研磨劑承受磨具一定的壓力后，對工作表面進(jìn)行微量磨削，從而使工件表面磨去一層極薄的金屬，使工件表面獲得高平整度和較高的表面光潔度等級，這種工藝加工過(guò)程叫研磨。 研磨的原理；研磨時(shí)，加在磨具上的研磨劑在受到工件和磨具一定的壓力后，部分磨料被嵌入磨具內。當磨具與工件作復雜的相對運動(dòng)時(shí)，磨料就在工件和磨具之間作滑動(dòng)、滾動(dòng)，產(chǎn)生切削和劑壓，而使工件表面磨去一層凸峰，同時(shí)研磨劑起化學(xué)作用，很快形成一層氧化膜。 （4）安全閥金屬銘牌應包含的內容 1）型號、規格（通徑）。 2）壓力等級。 3）流道直徑。 4）公稱(chēng)壓力。 5）使用溫度、介質(zhì)。 6）額定排量系數。 7）制造廠(chǎng)、制造批準書(shū)編號。 8）出廠(chǎng)年月。 9）產(chǎn)品編號。 10）檢驗合格標志。 11）開(kāi)啟壓力。 （5）高壓校驗的特點(diǎn)和注意事項 1）高壓安全閥開(kāi)啟時(shí)聲音很大，特別是大口徑。 2）高壓安全閥開(kāi)啟是振動(dòng)較大。 3）開(kāi)啟時(shí)反沖力很大，故法蘭連接處材料要好。 4）彈簧調節不能很大，只能微調（高壓安全閥彈簧較粗）。 5）高壓安全閥往往是高溫高壓的，常溫校驗時(shí)與工作情況存在誤差（彈簧在高溫時(shí)較軟）。 6）校驗的氣流、水流必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾。