安全阀（泄压阀）工作原理.docx

安全阀工作原理安全阀又叫泄压阀，当计量泵吐出侧管路发生阻塞时，药液可经由安全阀回流至原药桶，不致使计量泵吐出侧压力持续上升，破坏计量泵及管路，一般安全阀设定压力通常小于计量泵之最大工作压力或系统能承受压力约1KGF/CM2左右。第一节. 概 述此系列安全阀是隔膜阀，仅当流体压力大于其设定压力时打开，这确保了在计量泵吸入行程时不会有流体由于惯性或虹吸作用流入排出管路。该阀在泵运行时还可以作为防虹吸阀。安全阀上有两个侧孔，没有底孔，在阀门底部有一个箭头指示流向。此系列安全阀通过抵消吸入惯性和防止工艺压力低于吸入压力时的系统虹吸，在计量泵排出端保持一压力以确保精确计量。在泵的排出行程，压力作用于隔膜，将其抬离阀座，而使得输送的液体通过。当泵的排出流量减小到0时（吸入行程），弹簧使隔膜复位，将泵出口和阀门之间的低压液体分开，这就保证了泵出口止回阀上有恒定的正压。 第二节. 安 装通常,如果管路中自然压力低于泵出口最小允许压力,在泵的出口管路上应安装安全阀，压力通常为50psi。安全阀应当安装在泵的排出管路，并且应靠近泵。但对一些系统，当排放管口径较小而管路较低时，可能需要将安全阀安装在投药点附近。安全阀的出厂设定压力为50psi（除非另有声明）。如果需要现场调节，请参照第三节中“安全阀压力设定”。在泵排出口和安全阀之间设置脉动阻尼器或调压室有助于提高安全阀的性能。脉动阻尼器将吸收泵的峰值流量，允许阀门在平均开度下运行。这样安全阀不会在泵排出行程时开大，而在该行程的终了时关闭，隔膜可以保持在平均位置，而不必大开或紧闭。脉动阻尼器不仅可以大减小阀门运动部件的磨损，还可以减小输送液体的脉动，改善流体流量特性。第三节. 操 作准备工作在启动装有安全阀的系统前，应先确认阀门已设定在合适的压力。阀门压力在出厂时已经预先设定好，如果需要自行设定压力，请参考下面的“调节设定压力”章节。确认阀门接管正确，并且阀门设定压力正确。安全阀压力设定应当在阀门已装好，泵运行时进行阀门的压力设定，在泵和安全阀之间安装一个压力表，从最小压力开始调节阀的调节螺钉直到压力表到达所希望的压力值。顺时针转动螺钉可使设定压力增大，逆时针则减小，每转一整圈约使压力改变8psi。警告：拆卸前确认系统不带压，已用清水将化学管路洗净。先拧松调节螺钉(使用特殊调节螺钉工具),从上阀体上卸下压力弹簧。拆下四个螺母，卸下上阀体，此时即可检查和更换内部零件。安装完成后装上阀体，重新拧紧四个螺母，调节螺钉的位置使之与组装前位置大致相同。如果需要精确的设定压力。见第三节“安全阀压力设定”。为了保持安全阀良好的工作状态，每半年进行一次如下的工作：1. 更换隔膜。2. 检查压力弹簧，支撑盘，阀底座是否有明显的锈迹、磨损、点蚀或腐蚀。应更换任何损坏的部件全启式安全阀开启高度为0.25d0（最小排放喉部口径）。 其工作原理是：弹簧力大于介质作用于阀芯的正常压力（事先选定的压力值），阀芯处于关闭状态，当罐内介质压力超过允许压力时，弹簧受到压缩，使阀芯离开阀座，阀门自动开启，介质从中泄出、减压；当压力回到正常值时，弹簧压力又将阀芯推向阀座，阀门自动关闭。安全阀类的作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而达到安全保护的目的。 安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。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140l20。全启式是指阀瓣的开启高度为阀座喉径的14。 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。 （l）热水锅炉一般用不封闭带扳手微启式安全阀。 （2）蒸汽锅炉或蒸汽管道一般用不封闭带扳手全启式安全阀。 （3）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。 （4）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。 （5）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。 （6）E级蒸汽锅炉一般用静重式安全阀。 （7）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。 （8）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。 （9）油罐顶部一般用液压安全阀，需与呼吸阀配合使用。 （10）井下排水或天然气管道一般用先导式安全阀安全阀的校验与管理1、安全阀的基本知识 1）阀门：安装在压力容器、受压设备及连接管道上，用以控制介质流向的、具有可动机构的机械产品的总称。2）阀门的公称通经： 是指阀门与管道及所有其他附件连接处管道的名义直径，单位是毫米（用DN表示）。 3）安全阀：是一种自动阀门，能不借助任何外力而只利用介质本身的力来排出一额定数量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复正常后，在自行关闭并阻止介质继续流出的一种阀。4）工作压力P：阀门在使用介质温度下的压力。 5）工作温度T：阀门在使用介质下的温度。 6）整定压力Ps: 安全阀在运行条件下开始开启的预定压力。在该压力下，开启阀瓣的力与使阀瓣保持在阀座的力平衡。 7）回座压力Pr: 指安全阀达到排放状态后，介质压力下跌至一定值，阀瓣重新与阀座接触，亦即开启高度变为零时，阀门进口处的静压力。8）启闭压差Pbl：安全阀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，只有当整定压力很低时，才用Mpa表示。 9）排放压力Pb: 整定压力加上超过压力（超过压力指超过安全阀整定压力所增加的压力，通常用整定压力的百分数来表示） 10）开启高度h: 阀瓣离开关闭位置的实际升程。 11）流道面积A：指阀进口端到关闭件密封面间流道的最小截面积，用来计算无任何阻力影响时的理论排量。对应于流道面积A的流道直径为do（喉径）。 12）排量系数Kd：阀门实际排量与理论排量的比值。 13）密封试验压力Pt: 进行密封试验时规定的压力，在此压力下测量通过关闭件密封面的泄漏率。一般取整定压力的90%作为密封试验压力。 14）出厂试验；出厂前对产品所进行的壳体强度、密封性、开启压力的试验。 2、安全阀基本结构 1）阀体 2）阀座 3）阀瓣 4）调节圈 5） 弹簧 6）阀杆 7）阀盖 8）阀帽 3、安全阀的分类 1）按使用介质分：a:蒸汽用安全阀 b:空气及其它气体用安全阀 c:液体用安全阀 2）按公称压力分 a:低压安全阀：公称压力PN1.6Mpa b:中压安全阀：公称压力PN1.66.4Mpa c:高压安全阀：公称压力PN6.480.0Mpa d:超高压安全阀：公称压力PN100Mpa 3）按适用温度分： a:超低温安全阀：t-100C b:低温安全阀：-100C-40 C c:常温安全阀：-40 C120 C d:中温安全阀：120 C450 C e:高温安全阀：t 450 C 4）按连接方式分： a:法兰连接安全阀 b:螺纹连接安全阀 c:焊接连接安全阀 5）按开启高度分： a:微启式安全阀：开启高度在do /40 do /20 b:全启式安全阀：开启高度不小于do /4 c:中启式安全阀：开启高度介于微启式和全启式之间 6）按结构形式分： a:杠杆重锤式安全阀 b:弹簧式安全阀 c:脉冲式安全阀（又称先导式安全阀） d:微启式安全阀 e:全启式安全阀 f:全封闭式安全阀 g:半封闭式安全阀 h:敞开式安全阀 4、安全阀的基本要求 安全阀必须具备运行安全性和经济性两大要求，在动作过程中必须做到：灵敏的开启、足量的排放、及时的回座、可*的密封。 对安全阀的基本技术要求： 1）整定压力大于3.0Mpa的蒸汽用安全阀或介质温度大于235C的空气或其它气体用安全阀，应能防止排出的介质直接冲蚀弹簧。 2）蒸汽用安全阀必须带有扳手，当介质压力达到整定压力75%以上时，能利用扳手将阀瓣提升，该扳手对阀的动作不应造成阻碍。 3）对有毒或易燃性介质用安全阀必须采用封闭式安全阀，且要防止阀盖和保护罩垫片处的泄漏。 4）为防止调整弹簧压缩量的机构松动，以及随意改变已调好的压力，必须设有防松装置并加铅封。 5）阀座应固定在阀体上，不得松动，全启式安全阀应设有限制开启高度的机构。 6）安全阀即使有部分损坏，任应能达到额定排量，当弹簧破损时，阀瓣等零件不会飞出阀体外。 7）对有附加背压力的安全阀，应根据其压力的大小和变动情况，设置背压平衡机构。 8）对先导式安全阀应分别对导阀和主阀作密封性和开启动作试验，都应达到标准规定的性能要求。 5、安全阀的动作原理 向下作用于阀瓣的弹簧预紧力Fd，一部分用来抵抗介质作用力Po.S，另一部分产生阀门密封件之间的相互压紧力f,随着介质压力的提高，密封件间的相互压紧力随之减少，当介质压力达到开启压力Ps时，相互压紧力为零，安全阀开启，此时满足：Fd=Ps.S 6、安全阀相关标准 由于安全阀的重要性，世界各国都对安全阀的设计制造制定了许多相关标准和法规。我国早期的安全阀标准大都参照前苏联的安全阀标准。目前采用的安全阀标准有： 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） ZB-J98-013-89（电站安全阀技术条件） API520/API526/API527（美标） 7、安全阀校验与维修 要全面的检验安全阀的各项技术性能指标必须是进行全性能试验，试验最基本的要求是具有实际运行状态，甚至超过实际运行状态。这种试验装置除了高温高压容器等设备外，还要具备各种参数的快速测定仪器，并保证具备大流量的高温高压蒸汽源，耗资巨大。 校验是安全阀试验的一部分，是制造厂出厂试验的主要项目。出厂前一般都用常温的安全阀校验台进行空气介质的开启压力整定和密封性试验。安全阀常温校验台只能做开启压力整定和密封性试验。 （1）安全阀在什么情况下需要校验 1）长期存放或第一次使用之前 2）定期校验 3）严重损坏和锈蚀的阀 4）阀门铭牌丢失的阀 5）铅封损坏的阀门 （2）回座压力的调整意义和方法 国标定义的回座压力指安全阀达到排放状态后，介质压力下跌至一定值，阀瓣重新与阀座接触，亦即开启高度变为零是，阀门进口处的静压力，回座压力太低太高都不好，太低将造成介质和能量的损失，太高则达不到排放量，造成阀门频跳，原则是在能达到排放量的情况下尽量的调高回座压力，降低介质和能量的损失。 （3）调整方法 回座压力是通过调节圈来调整的，调节的原理是间隙原理，间隙越小，喷出时阻力越大，托住阀芯下降的力越大，越不易回座，反之，间隙越大，阀芯越容易回落，回座压力越高。 对于只有下调节圈的安全阀，调节圈向上调，回座压力下降，调节圈向下调，回座压力升高；对于有上下调节圈的安全阀，上下调节圈的距离减小，回座压力降低，上下调节圈的距离增大，回座压力升高。 （4）校验方法及其优缺点 安全阀校验有现场校验（在线校验）和校验台校验两种手段，条件允许下应该尽量在现场校验，因为现场校验更切合实际运行工况，因而更可*。 现场校验的优点：便于对焊接式安全阀的校验，可测定回座压力，测量准确。 缺点是校验时间长，系统要反复升压，不经济，较危险，不可以做密封性试验。 安全阀常温校验台的优缺点: a.解决常温介质和工作温度250C以下的安全阀整定和检漏。 b.确定安全阀开启压力的较小误差范围，节约了新装安全阀的调整时间，降低了劳动强度，减小能源消耗和减小工作危险性。 c.存在运行温度与常温下的误差（弹簧在高温下变软），不能校验回座压力。 （5）常温校验所使用的介质 常温校验一般使用空气、氮气和水（压力在20Mpa以上使用）。氧气、氢气、乙炔气等易燃、助燃或有毒有害介质不能作为介质源校验。煤油、汽油、柴油等也不能作为介质源。二氧化碳气体虽无毒不燃，但容易结冰，堵塞管路。 （6）安全阀校验原理 将带压力的介质通入被校验安全阀的进口处，待介质压力上升到安全阀开启状态，测得此时的压力，即位开启压力并进行调整至规定的开启值即完成开启压力的校验。然后在压力下降至规定值（开启压力的90%），用观察压力表或其它法定方法检查其有无介质泄漏，即密封性校验。 8、安全阀的修理 安全阀的修理主要是对安全阀密封面的修理，所以对安全阀密封面材料有较高的要求，基本要求是：有较高强度，可以承受较高的密封比压：有一定的抗冲击韧性，可以承受阀芯快速起跳回座的冲击：有较高硬度，可以承受介质冲蚀：不能生锈，否则很快泄漏：要耐高温，可以适用蒸汽等介质，不致高温变软：要耐腐蚀，可以承受酸碱等侵蚀。 安全阀硬密封的主要形式有：平面密封、锥形密封、球形密封等，最常用的是平面密封。 （1）安全阀密封面的修理 安全阀密封面有金属和非金属两种，非金属密封一般用于常温介质，金属密封多用于高温高压介质。非金属材质的密封面在损坏后，一般都将镶圈（密封环）拆下调换，不能拆下或无备件只能用车削加工。金属密封面在损坏不太严重的情况下，都采用研磨的方式。研磨分为粗磨和精磨。阀座和阀芯必须用平整的磨具进行分开研磨，不能对磨，因为对磨后出现沟漕，一经开启回座后即泄漏。 （2）研磨工具、材料 磨具：研磨平板：a、铸铁（用于粗磨）b、硬质合金（用于细磨）磨头（用于研磨阀座） 磨料：氧化铬、白刚玉，280#、360#、600#、W4、W2.5、W1.5 磨剂：油酸、机油、菜油、猪油 （3）密封面的研磨 研磨是应用磨具和研磨剂，在研磨剂承受磨具一定的压力后，对工作表面进行微量磨削，从而使工件表面磨去一层极薄的金属，使工件表面获得高平整度和较高的表面光洁度等级，这种工艺加工过程叫研磨。 研磨的原理；研磨时，加在磨具上的研磨剂在受到工件和磨具一定的压力后，部分磨料被嵌入磨具内。当磨具与工件作复杂的相对运动时，磨料就在工件和磨具之间作滑动、滚动，产生切削和剂压，而使工件表面磨去一层凸峰，同时研磨剂起化学作用，很快形成一层氧化膜。 （4）安全阀金属铭牌应包含的内容 1）型号、规格（通径） 2）压力等级 3）流道直径 4）公称压力 5）使用温度、介质 6）额定排量系数 7）制造厂、制造批准书编号 8）出厂年月 9）产品编号 10）检验合格标志 11）开启压力 （5）高压校验的特点和注意事项 1）高压安全阀开启时声音很大，特别是大口径 2）高压安全阀开启是振动较大 3）开启时反冲力很大，故法兰连接处材料要好 4）弹簧调节不能很大，只能微调（高压安全阀弹簧较粗） 5）高压安全阀往往是高温高压的，常温校验时与工作情况存在误差（弹簧在高温时较软） 6）校验的气流、水流必须经过过滤。 安全阀及压力容器（四）有关安全阀的主要安全技术要求1.安全阀应装在设备的最高位置，垂直安装，接管专用，即接管上除连接安全阀外，不得连接用作其他目的的阀门和管道。2.安全阀应装设排放管，排放管应有足够的排放面积，妥善固定，并接至安全地点。3.安全阀应定期校验，一般每年校验一次。4.杠杆式安全阀应有防止重锤自由移动的装置和限制杠杆越出的导架；弹簧式安全阀应有防止随便拧动调节螺丝的铅封装置；静重式安全阀应有防止重片飞脱的装置。5.为防止安全阀的阀瓣和阀座粘住，应定期对锅炉安全阀做手动的排放试验。三.压力表和水位表（液位计）这是最常见的两种显示装置，前者用于显示锅炉压力容器中介质的压力，后者用于显示蒸汽锅炉水位或者 压力容器液位。（一）对压力表的主要安全技术要求锅炉压力容器中使用最多的压力表是弹簧管式压力表，对其主要的安全技术要求是：1.锅炉锅筒蒸汽空间、给水管的调节阀前、可分式省煤器出口、过热器出口和主汽阀间、再热器进出口、压力容器气相空间，都应装设压力表。2.工作压力小于2.45MPa的锅炉及低压容器，压力表精度不得低于2.5级；工作压力等于或大于2.45MPa的锅炉和中高压容器，压力表精度不得低于1.5级。压力表表盘直径应保证操作人员看清压力示值。3.压力表的量程应与设备工作压力相适应，通常为工作压力的1.5倍3.0倍。压力表刻度盘上应划红线，指出最高允许工作压力。4.压力表必须定期校验，校验后加铅封并注明下次校验日期。5.压力表应装设在便于观察和吹洗的地方，并防止受到热辐射、冰冻和震动的影响。压力表的连接管不应有漏气漏液现象。6.蒸汽锅炉压力表下部应装设存水弯管。压力容器用压力表应与器内介质相适应。用于具有腐蚀性或高粘度介质的压力表，在压力表和容器之间应装设隔离介质的缓冲装置。7.压力表有下列情况之一者，应停止使