安全阀基本知识讲义(07.11)

1、安全阀培训讲义之一安全阀基本知识黄光禹 编上海安德森格林伍德克罗斯比阀门有限公司2007 年 11 月目录1安全阀的用途和作用原理2对安全阀的要求2.1对安全阀的基本要求2.2有关安全阀性能的术语2.3安全阀的主要性能指标2.4对核电站安全阀的特殊要求3安全阀的种类及其特点3.1按作用原理分类3.2按动作特性分类3.3按开启高度分类3.4按有无背压平衡机构分类3.5按出口侧是否密封分类4安全阀的主要结构型式5安全阀的选用5.1安全阀型号编制方法5.2如何选择安全阀类型5.3如何确定安全阀的流道直径和公称通径5.4选用安全阀所需的数据6安全阀的安装和试验要求6.1安全阀的安装要求6.2安全阀的试

2、验要求1安全阀的用途和作用原理安全阀是锅炉、压力容器和其他受压设备的保护装置，用来防止受压设备中的 压力超过设计允许值，从而保护设备及其运行人员的安全。由于安全阀可以不依赖任何外部能源而动作，所以常常作为受压设备的最后一 道保护装置。从这个意义上说，它的作用是不能用其他保护装置来代替的。当受压设备中介质的压力由于某种原因而异常升高，达到预先的设定值时，安 全阀自动开启，继而全量排放，以防止压力继续升高；当介质压力由于安全阀的排 放而降低，达到另一预定值时，阀门又自动关闭，阻止介质继续排出。当介质压力 处于正常工作压力时，阀门保持关闭和密封状态。以下分别以弹簧直接载荷式安全阀和先导式安全阀为例，

3、进一步说明安全阀的 作用原理。图1-1是弹簧直接载荷式安全阀的示意图。当被保护设备中（即安全阀进口处） 介质处于正常工作压力时，弹簧载荷大于介质静压力对阀瓣的作用力，使阀门处于 关闭状态。上述两个作用力的差值产生使阀瓣和阀座（统称为关闭件）密封面间相 互压紧的力（即密封力）。只要这个密封力足够大（相对于由密封面及介质状况决定 的必需密封力而言），就能阻止介质泄出，使阀门达到必要的密封性。如果介质压力 升高，超过正常工作压力时，密封力就随之减小。小到一定程度时，介质开始泄出 （称为“前泄”）。随着介质压力进一步升高，当介质对阀瓣的作用力同弹簧力达到 平衡时，阀瓣开始脱离阀座而升起，称为“开启”。

4、压力继续升高时，阀瓣达到设计 的开启高度，作全量排放。只要阀门的排量足够大，设备中的压力就会降低。压力 降低到一定程度时，阀门由于弹簧力的作用而重新关闭。图1-1弹簧直接载荷式安全阀示意图导H-X7导阀排出口整定压力调节阀门关闭状态先导式安全阀由主阀和导阀组成。导阀随设备介质压力的变化而动作，主阀则 由导阀的驱动或控制而动作。图1-2是先导式安全阀的动作原理图。当被保护系统处于正常运行状况时，导阀阀瓣处于关闭状态。系统压力从主阀 进口通过导管和导阀传入主阀阀瓣（活塞）上方气室。由于活塞面积大于阀瓣密封 面面积，系统压力对阀瓣产生一个向下的合力，使主阀处于关闭、密封状态。rrp _1T_阀门开启

5、状态图1-2先导式安全阀动作原理当系统压力升高达到整定压力时，导阀开启，同时滑阀向上移动封闭导阀的进气通道。主阀阀瓣上方气室的介质经由打开的导阀排出， 使主阀阀瓣上方压力降低。 主阀阀瓣在进口压力的推动下打开而使系统卸压。当系统压力降低到一定值时，导阀回座并带动顶杆顶开滑阀。系统压力再次通过导阀传入主阀阀瓣上方气室，并推动主阀阀瓣关闭。2 对安全阀的要求2.1对安全阀的基本要求安全阀的功能是通过下列动作过程来实现的： 1. 安全阀处于关闭密封状态； 2. 安全阀开启（或称初始开启） ；3. 安全阀排放（或称全开启） ；4. 安全阀关闭（或称 回座）并恢复密封。对安全阀的基本要求就是同上述动作过

6、程联系在一起的，主要 有以下几点： 必要的密封性 当被保护设备处于正常运行压力时，安全阀应保持必要的密封性。安全阀的泄 漏意味着介质和能量的持续损耗， 过大的泄漏甚至会影响到设备和系统的正常工作； 持续的泄漏还会造成对安全阀密封面的冲蚀，这将使泄漏加剧，以致发展到不能正 常工作的地步。对于安全阀来说，使其关闭件保持良好的密封比起截止类阀门要困难得多。这 是因为安全阀关闭件密封面之间相互压紧的密封力决定于阀门整定压力（即开启压 力）同设备运行压力的差，是一个不大的值。因此，对于安全阀特别是金属密封面 的安全阀，要达到完全无泄漏是十分困难的。但必须把泄漏率控制在标准或规范允 许的范围内。 可靠地开

7、启 当进口压力达到预先整定的压力值时，安全阀应及时准确地开启（初始开启） 。 换言之，安全阀的开启压力对其整定压力的偏差应在标准或规范规定的范围内。 稳定地排放 当阀进口压力继续升高到超过整定压力一个规定的数值时，安全阀应达到设计 的开启高度，进入排放状态。排放压力（全开启压力）应小于或等于标准规定的极 限值。排放应是稳定的，即没有频跳、颤振、卡阻等现象。因为这些现象会导致安 全阀排放能力降低，并可能损坏关闭件密封面，还会引起被保护设备和系统内较大 的压力波动，在液体介质的场合甚至可能造成水击。 适时地关闭由于安全阀的排放而使设备和系统中的压力降低之后， 安全阀应适时地关闭 （亦 称回座）。回

8、座压力过低意味着介质和能量的过多损耗， 也会给设备和系统恢复正常 运行增加困难。但回座压力也不宜过高。如果回座压力高到接近开启压力，容易导 致阀门重新开启，造成阀门频跳。回座压力过高也不利于安全阀在关闭后重新建立 密封。在有关标准和规范中对回座压力的合适范围也作了规定。 关闭后的密封 安全阀关闭后，应能有效地阻止介质继续流出，并重新达到密封状态。但安全 阀在开启之后重建密封要比维持既有的密封状态更加困难。多种因素会影响到关闭 后的密封， 如介质的状况 (是否含有固体颗粒， 排放时是否发生结晶或结焦等) ，排 放过程中阀门零件温度分布的变化，关闭过程的动作特性及回座压力的高低等。在上述对安全阀的

9、基本要求中，可靠地开启并稳定地排放是首要的要求，因为 安全阀防超压的功能正是通过其排放过程来实现的。 回座和密封要求虽然也很重要， 但相比之下还是第二位的。此外，安全阀同爆破片、 折断销、易熔塞等只能使用一次的压力释放装置不同， 是一种可以多次使用的“重闭式”压力释放装置。因而还要求其动作性能具有满意 的重复性。在有关安全阀试验的标准中，通常要求对同一工况下的动作试验至少进 行三次，就是为了确认安全阀动作的重复性。2.2有关安全阀性能的术语 对安全阀的基本要求，体现在安全阀的主要性能指标中。为了说明这些性能指 标，有必要了解涉及安全阀性能的一些术语。1.整定压力( Set pressure)

10、亦称开启压力或初始开启压力，是安全阀阀瓣在运行条件下开始从阀座上升起 时的进口压力。从理论上讲，在该压力下，由介质压力产生的使阀瓣开启的力同使 阀瓣保持在阀座上的力相互平衡。而在实践中，所谓阀瓣开始升起，通常可以用下 列方法来加以判断：一是在测量阀瓣开启高度的位移传感器上出现首次位移指示； 二是凭视觉或听觉感知介质开始连续地排出。2.排放压力( Relieving pressure)阀瓣达到设计开启高度时的阀进口压力。3.超过压力( Over pressure) 排放压力与整定压力之差。4.额定排放压力( Rated relieving pressure) 标准或规范规定的排放压力上限值。5.

11、回座压力( Re-seating pressur)e 安全阀排放后阀瓣重新与阀座接触，即开启高度再变为零时的进口压力。6.启闭压差( Blowdown ) 整定压力与回座压力之差。7.密封试验压力( Leak test pressure) 进行密封试验时的阀进口压力。在该压力下测量通过关闭件密封面的泄漏率。8.背压力( Back pressure) 安全阀出口压力。9.附加背压力( Superimposed back pressur)e 安全阀开启之前在阀出口处已存在的压力。是由其他压力源在排放系统中引起 的，也称为静背压。10.排放背压力( Built-up back pressure) 安

12、全阀开启后，由于介质通过排放系统排放而在阀出口处产生的压力。是由排 放系统对排放介质的阻力而引起的。也称为动背压。11.冷态试验差压力( CDTP 即 Cold differential test pressure) 安全阀在试验台上调整到开启时的进口压力。该压力包含了对背压力及温度等 运行条件所作的修正。12.流道面积( Flow area) 阀进口端到关闭件密封面之间流道的最小截面积。亦称喉部面积。13.流道直径( Flow diameter) 对应于流道面积的直径。亦称喉径。14.开启高度( Lift ) 阀瓣离开关闭位置的实际行程。15.帘面积( Curtain area) 当阀瓣在阀

13、座上方升起时，在它们的密封面之间形成的圆柱面形或圆锥面形通 道面积。16.排放面积( Discharge area) 阀门排放时流体通道的最小截面积。对于全启式安全阀，排放面积等于流道面积；对于微启式或中启式安全阀，排放面积等于帘面积。17.理论排量( Theoretical flowing capacity) 一个流道截面积与安全阀流道面积相等的理想喷管的计算排量。计算理论排量时，假定喷管无阻力，介质作等熵流动，喷管前压力为额定排放压力。18.实际排量( Measured flowing capacity) 当阀前压力为额定排放压力时由试验测定的实际通过安全阀的排量。由于安全 阀的流道与喷管

14、的流道有差别，由于实际上存在流动阻力，所以实际排量小于理论 排量。19.排量系数( Coefficient of discharge) 实际排量与理论排量的比值。20.额定排量( Certified capacity) 实际排量中允许作为安全阀应用基准的那一部分。其值为实际排量乘以减低系 数(通常取 0.9)。21.额定排量系数( Rated coefficient of discharge) 额定排量与理论排量的比值。通常把几次测定的排量系数的平均值乘以减低系 数作为额定排量系数。22.机械特性( Mechanical characteristics) 指安全阀机械动作的特性。包括回座特性是

15、否良好，有无频跳、颤振和卡阻等 现象。23.频跳( Chatter) 阀瓣迅速、异常地来回运动，在运动中阀瓣接触阀座。24.颤振( Flutter) 阀瓣迅速、异常地来回运动，在运动中阀瓣不接触阀座。2.3安全阀的主要性能指标 性能指标是对安全阀性能要求的具体化。这些指标在安全阀的技术标准及有关 锅炉和压力容器的规范中作了规定。以下所列是一些主要的标准和规范：GB/T 12241 安全阀一般要求GB/T 12243 弹簧直接载荷式安全阀GB/T 12242 压力释放装置 性能试验规范 劳动部压力容器安全技术监察规程劳动人事部蒸汽锅炉安全技术监察规程TSG ZF001 安全阀安全技术监察规程ZB

16、J 98013 电站安全阀技术条件ISO 4126-1 安全阀 第一部分 一般要求ASME锅炉和压力容器规范：第I卷动力锅炉建造规则，第川卷核动力 装置设备建造规则 ，第毗卷压力容器建造规则ASME PTC 25 压力释放装置 性能试验规范API RP 520 炼厂压力释放装置的选型、确定通径及安装API Std. 527 压力释放阀的阀座密封性JIS B8210 蒸汽及气体用弹簧安全阀BS 1123 空气储器及压缩空气装置用的安全阀、仪表和其他安全附件规范BS 6759 第一部分 蒸汽及热水用安全阀技术规范 德国压力容器规范 AD-A2 防超压安全装置安全阀德国蒸汽锅炉技术规范TRD 421

17、压力释放装置用于I、川和W组蒸汽锅 炉的安全阀 安全阀的主要性能指标包括排放压力、启闭压差、整定压力偏差等动作性能指 标，以及用密封试验压力和允许泄漏率来表示的密封性能指标。表 2-1 至表 2-4 列 出了一些标准和规范中对安全阀主要性能指标的规定。2.4对核电站安全阀的特殊要求 核电站用安全阀除应满足对安全阀的基本要求外， 通常还应满足下列特殊要求：2.4.1安全分级要求 核电厂着重关心的是安全性要求，即在所有运行工况和事故工况下限制公众和 厂区人员辐射照射的要求。根据系统部件所执行的安全功能对安全的重要性对系统 部件进行安全分级 （通常分为安全一级、 二级、三级和非安全级）。根据安全等级

18、并 结合部件的压力级别来制订设计、制造、检验等活动所应遵守的各项规则，从而形 成不同的规范等级（如 ASME 及 RCCM 中的规范等级）。系统部件安全等级通常按下列原则划分： 安全一级：适用于其故障会引起反应堆失水事故的系统部件，包括反应堆冷却剂系统的部件，以及延伸到并包括隔离阀的主要管线安全二级：包括为减轻某一事故后果所必需的设备，以及为防止预计运行事件 发展为事故工况所必需的设备。安全三级：包括对安全一、二、三级的安全功能起支持作用所必需的设备，且 这些支持功能的失效不会直接引起放射性剂量增大的后果。非安全级：适用于不属于安全一、二、三级的系统设备。2.4.2抗辐照要求耐辐照要求为设备相

19、应区域正常运行寿期内的累积剂量与事故剂量之和。2.4.3 LOCA 及 MSLB 要求反应堆厂房内与安全有关的设备应满足 LOCA （主管道失水事故）及MSLB（主 蒸汽管道破损事故）工况要求。其电器须按 IEEE-382进行LOCA试验及MSLB试 验（即在规定的温度、压力、湿度和化学喷淋条件下进行试验） 。2.4.4抗震要求安全级的系统部件必须满足抗震要求，即在地震条件下保持其压力边界完整性 及运行功能的要求。抗震要求分为抗震 1类和抗震 2类。抗震1类：在发生SSE（安全停堆地震）时能保持其功能及/或压力边界完整性。抗震2类：在发生OBE （运行基准地震）时能保持其功能及/或压力边界完整

20、 性。安全级阀门均属于抗震一类。抗震 1 类又分为抗震 1I 类和抗震 1A 类。抗震 1I 类阀门在SSE作用下仅要求保证其压力边界完整性；而抗震 1A类阀门除保证其压 力边界完整性外，还要求地震时及 /或地震后有满意的可运行性。为保证满足抗震要求，应进行抗震计算，限制部件自震频率、进行抗震鉴定试 验等。2.4.5对材料的特殊要求 承压材料应根据规范等级进行相应的无损检验。 对有焊接要求的奥氏体不锈钢材料应控制铁素体含量（通常在512%范围内），限制硼的残留量。 非金属材料应有耐辐照要求， 且不对所接触金属材料产生腐蚀 （控制氯、 氟、硫 含量），也不对所接触的介质产生有害影响。 限用材料例

21、如，为避免对介质造成污染，对容易分解出污染元素及其化合物的材料作了限制；为防止奥氏体不锈钢零件受污染而避免与碳钢零件接触；对与工作介质接触 的表面禁止使用润滑剂和防咬剂等等。2.4.6清洁度要求为防止污染流体 （即限制因流体系统中存在杂质微粒而引起的各种危害） ，对与 流体接触的系统部件规定了不同的清洁度类别，例如分为A、B、C 三类清洁度。A 类清洁度：适用于规范级不锈钢阀门中的不锈钢零件。B 类清洁度：适用于非规范级不锈钢阀门中的不锈钢零件，规范级不锈钢阀门 中的碳钢、合金钢零件，规范级碳钢、合金钢阀门中的零件。C 类清洁度：适用于非规范级不锈钢阀门中的碳钢、合金钢零件，非规范级碳 钢、合

22、金钢阀门中的零件。对于不同的清洁度类别规定了相应的检查方法（如目视检查、白布检查、表面 钝性检查、对清洗水的检查）和验收准则。2.4.7核电安全阀性能指标表2-5中列出了 ASME锅炉和压力容器规范第川卷中对安全阀性能指标的规12表2-1蒸汽用安全阀动作性能指标13标准 项目蒸汽锅炉安 全技术监察规程GB12243ASM锅炉及压力容器规范 第I卷JIS B 8210BS6759TRD421排放压力Pd0.1 时，Pd1.03Psw 1.05PsPs 0.1 时，Pd w 1.05PsPbLPs动力锅炉 安全阀直流锅炉再 热器等的安 全阀w 0.4w 0.03w 0.040.4w 7%Psw 1

23、0%Ps启闭压差 PbL般为（4 7）%Ps 最大为10%Ps,当 Ps0.3 时， P bL 0.03Ps250 且 375psi 时厶 PbL w 4%PSPbL的最小值为 2psi或2%P s对于强制循环蒸汽发生器：PbL w 10%PsPsw 0.4 时,PbL w 0.03Ps0.4 时，PbL w 7%Ps （4%Ps）（对于直流锅炉再热器等的安全阀，Ps0.3时厶PbLw 10%Ps）PbL可调的阀门P bL为2.5%5%Ps（Ps0.3 时PbL w 10%Ps整定压力 的允许偏差3 pPs0.5 2.3 时 3 p为 3%PsPs为 2.3 7时 3 p为 0.07Ps7时

24、3 p为 1%PsPsw 70psi 时为土 2psiPs为70300psi 时为土 3%P sPs为 3001000psi 时为土 10psiPs为1000psi 时为土 1%P sPs0.5 时为 0.0140.5 w Ps2.3 时为 3%Ps2.3 w Ps 7时为 1%PsPs0.5 时为 0.0140.5 w Ps2 时为 3%Ps2 w Ps 10 时为 1.5%Ps注：Ps整定压力，未注压力单位MPa14表2-2气体用安全阀动作性能指标15标准 项目GB12243压力容器安全 技术监祭规程:ISO 4126ASM锅炉及压力: 器规范第忸卷容二 JIS B 8210BS1123A

25、D-A2排放压力P 1.10PS 1.10PSw 1.10Psw 1.10Psw 1.10PsPs0.1 时，Pd 0.1 时，Pd 1.05Ps启闭压差 PLPs0.2 时，PbL 15%PsPbL可调的阀门PbL为 2.5% 7%Ps （do15mi时,为 w 15%PsPs0.2 时，PbLw 15%Ps PbL为 2.5% 5%Ps （d00.3 时，PbLw 10%Ps整定压力 的允许偏 差3pPs0.5 时，Sp为土 3%PsSp为土 3%P或土 0.015 的较大值Psw 70psi 时， 中）为土 2psi Ps70psi 时， Sp为土 3%Ps 3%Ps（最小 0.014）

26、为注：Ps整定压力，o流道直径,未注压力单位MPa16表2-3液体用安全阀动作性能指标项目GB12243ISO 4126AD-A2排放压力Pd 1.20PSPs0.1 时,Pd 0.1 时，Pd 1.10Ps启闭压差厶PbLPs 0.3 时,PbL 0.3 时，PbL 20%PsPs0.3 时,PbL 0.3时，PbL 20%PsPs 0.3 时，PbL 0.3 时，PbL 20%Ps整定压力的允许偏差3 PPs0.5 时，3 p为 3%Ps3 p为 3%Ps或 0.015 中的 较大值注：Ps整定压力，未注压力单位一一MPa17表2-4安全阀密圭寸性能指标安全阀的适用介质密封试验压力Pt最大

27、允许泄漏率（对气体为：气泡/分，对液体为：cm3/h）蒸汽用Ps0.3寸，Pt为90%P或最低回座压力目视或听音无泄漏现象气体用Ps0.3寸，Pt为90%Psd0 W16mm, Pj6.910.3寸为 60d016mm, P=6.9 时为 20d016mm, P6.910.3寸为 30液体用Ps0.3寸，Pt为90%PsDN25 时为 10DNA25 时为 10X( DN/25)注：1. Ps 整定压力；DN 公称通径；d。一一流道直径;2.表中压力的单位均为MPa表2-5核电安全阀动作性能指标18ASME锅炉及压力容器规范第皿卷项目安全阀(Safety Valve)安全泄放阀(Safety

28、Relief Valve)及泄放阀 (Relief Valve)排放压力Pd 1.03Ps或( Ps+2psi) 1.10Ps或70300psi 时为士 3%PsPs3001000ps i 时为士 10psiPs1000psi 时为士 1%PsPsw 70psi 时，为士 2psiPs70psi 时为士 3%Ps注：Ps：整定压力193安全阀的种类及其特点安全阀的种类颇多，其分类方法不一而足。现择其主要者分述如下。3.1按作用原理分类3.1.1直接作用式安全阀也称直接载荷式安全阀(Direct-loaded safety valve)。是在工作介质的直接作用 下开启的。即依靠工作介质压力产生的

29、作用力来克服弹簧或重锤等加于阀瓣的机械 载荷，使阀门开启。它具有结构简单、反应快速、可靠性好等优点。但因为依靠机 械加载，其载荷大小受到限制，也就限制了口径和压力的范围。同时，这类安全阀 关闭件密封面上的密封力决定于阀门整定压力与系统正常运行压力之差，是一个不 大的值，所以要达到良好的密封就比较困难。尤其对于金属密封面的情形更是如此。为了达到密封，需要采取特殊的结构形式和进行精细的加工与装配。在直接作用式安全阀中有一类特殊的形式，即带补充载荷的安全阀 (Supplementary loaded safety valve。图3-1是这类安全阀的一个例子。 这种安全阀 除依靠弹簧加载外，在其进口压

30、力达到整定压力之前还始终保有一个由外部能源(气力的、电磁力的等等。图3-1中为作用在活塞上方的压缩空气)提供、用来增强密 封的补充载荷。该补充载荷在介质压力达到整定压力时应可靠地释放掉，否则就会 阻碍安全阀的正常开启。图3-1203.1.2非直接作用式安全阀这种安全阀不是或不完全是在工作介质的直接作用下开启的。它们又可区分为 下列两种形式： 先导式安全阀 (Pilot operated safety valve) 先导式安全阀由主阀和导阀组成。导阀随设备介质压力的变化而动作，主阀则 由导阀的驱动或控制而动作。导阀本身通常是一个直接作用式安全阀。但有时也采 用其他形式的阀门例如电磁安全阀作为导阀

31、，或者把它与直接作用式导阀并用，即 对同一主阀设置多重导阀控制。先导式安全阀的主阀可以不依靠机械加载，所以其口径和压力不受限制。它的 主阀还可以设计成依靠工作介质压力来密封的形式， 因而具有良好的密封性。 此外， 它的动作很少受背压变化的影响。由于上述这些原因，先导式安全阀同直接作用式 安全阀一样得到了广泛的应用。这种安全阀的缺点在于它的可靠性同主阀和导阀两 者有关，而且结构比较复杂。在一些特别重要的应用场合为了提高可靠性往往需要 采用多重导阀控制，这就更增加了其结构的复杂程度。 带动力辅助装置的安全阀 (Assisted safety valve) 在这种安全阀中，借助一个动力辅助装置，可以

32、在低于正常开启压力的情况下 强制使阀门开启。如果辅助装置失灵，阀门仍能如直接作用式安全阀一样动作。图 3-1 所示的阀门，当压缩空气是从活塞下方进入时，就是一个带动力辅助装置的安 全阀。这种安全阀适用于需要开启压力很接近工作压力的场合，需要定期开启安全阀 以吹除粘着、冻结的介质的场合。同时也为运行人员提供了一种在紧急情况下强制 开启安全阀的手段。3.2 按动作特性分类3.2.1比例作用式安全阀即泄放阀( Relief valve)如图3-2所示，这种阀门的开启高度(h)系随压力(P)的升高而逐渐变化， 即具有开启高度同压力升高值大体成比例的特点。这种安全阀适合用于液体介质的 场合，因为其开启和

33、关闭过程比较平稳， 不致引起被保护系统内液体压力很大波动。 它也适用于系统的必需排量不是固定值的情形，因为其开启高度可在一定范围内随 系统排量和压力的不同而变化。21P,P,h322两段作用式安全阀或突跳动作式安全阀即安全阀(Safety valve)如图3-3所示，这种安全阀的开启过程分为两个阶段：其前一阶段，阀瓣是随 压力的升高而比例开启的；而在压力升高一个不大的数值之后，阀瓣的开启即进入 第二阶段，就是在压力几乎不再升高的情况下急速地开启到规定的开启高度。这种 安全阀适用于气体介质。气体在排放时伴随着很大的体积膨胀，如果没有突然的急 速开启过程就难以保证在压力升高不多的条件下快速地释放介

34、质。两段作用式安全 阀由于具有突开动作，因而能在规定的升压限度内达到较大的开启高度。但这种安 全阀不能用于液体介质。因为其急速开启，特别是急速关闭的动作会引起被保护系 统内液体压力很大的波动，甚至造成水击。图3-322背压力川艸岫川川丿枷|川|川!|川恥3.2.3安全泄放阀(Safety relief valve)依其工作介质不同（气体或液体），这种阀门的动作特性可为突跳动作式，或为比例作用式。3.3按开启高度分类3.3.1微启式安全阀我国生产的微启式安全阀主要有开启高度大于等于1/40流道直径和开启高度大于等于1/20流道直径的两种。微启式安全阀的动作特性是比例作用式的。3.3.2全启式安全

35、阀其开启高度大于等于1/4流道直径。此时，帘面积大于流道面积。这种安全阀 的动作特性属于两段作用式。3.3.3中启式安全阀开启高度介于微启式与全启式之间。其动作特性通常相当于安全泄放阀。3.4按有无背压平衡机构分类如图3-4所示，当安全阀不带背压平衡机构时，背压对阀瓣产生一个向下的合 力。如果背压是变化的，背压对阀瓣产生的向下合力也是变化的。这一变化就会导 致安全阀开启压力的变化。图3-43.4.1背压平衡式安全阀在这种安全阀中设置了诸如波纹管、活塞或膜片之类平衡背压作用的元件。这些元件的有效面积等于安全阀关闭件密封面积，所以在阀门开启之前，背压（附加 背压）对阀瓣上下两侧的作用力相互平衡。附

36、加背压的变化不会影响到开启压力的 大小。背压力进口压力背压力背压力23背压平衡式安全阀适用于下列情形： 附加背压是变化的，且其变化量（相对于开启压力而言）较大时。此时为 避免附加背压的变化对开启压力产生过大的影响，必须采用背压平衡式安全阀。例 如，当开启压力的允许偏差为 3%时，如果附加背压的变化量超过整定压力的 6%， 则仅仅由于附加背压变化造成的开启压力偏差就会超过允许值了。 排放背压超过允许的超过压力，例如当允许超过压力为10% 整定压力而排放背压超过 10%整定压力时。对于常规式安全阀，过高的排放背压会使阀瓣升力减 小，导致阀门动作不稳定，产生频跳或颤振。而对于平衡式安全阀，排放背压对

37、阀 瓣升力的影响则较小。 总背压（附加背压加排放背压）通常不超过整定压力的50% 。应当指出，背压平衡式安全阀虽然能够避免阀门开启之前背压（即附加背压）的变化对开启压 力的影响，但却无法完全消除背压对阀门开启后动作性能的影响，所以应对总背压 值给予限制。即便在上述限制范围内，由于背压会对阀瓣的未平衡部分产生一个关 闭力，从而可能导致开高减小而使排量减少，因此还应进行对排量的背压修正。3.4.2常规式安全阀 常规安全阀是相对于背压平衡式安全阀而言的。它不带背压平衡机构，适用于 下列情形： 排放背压不超过允许的超过压力。 例如当允许的超过压力为整定压力的 10% 时，排放背压应不超过整定压力的 1

38、0%。 附加背压为固定值，或者附加背压相对于开启压力而言变化量不大的场合。 但对于气体介质，如果在背压力作用下阀门的排放处于亚临界流动状况（当背压力 与排放压力之比大于临界压力比时） ，则应进行对排量的背压修正。3.5 按出口侧是否密封分类3.5.1封闭式安全阀 这类安全阀的出口侧是对大气密封的。当用于有毒、有害、易燃等介质时为了 防止介质向周围环境逸出，或为了回收排放的介质，以及当存在附加背压时，都应 采用封闭式安全阀。3.5.2开放式安全阀 安全阀的出口侧向大气开放。当介质可以向周围环境释放时，当用于高温蒸汽 等介质，为了降低弹簧腔室的温度时，可采用开放式安全阀。24图4-1图4-34安全

39、阀的主要结构型式4.1不带调节圈的微启式安全阀如图4-1所示。阀门不带调节圈，不能对排放压力和启闭压差进行调节。4.2带调节圈的微启式安全阀如图4-2所示。在阀座上设有一个调节圈，可对排放压力和启闭压差进行调节图4-24.3反冲盘加调节圈的全启式安全阀如图4-3所示。由于反冲盘使排放的气流发生折转而产生较大的阀瓣升力，使 阀门达到大的开启高度。调节圈可用来对排放压力和启闭压差进行调节。图4-4254.4带双调节圈的全启式安全阀如图4-4所示。在阀门的导向套和阀座上各设置了一个调节圈（亦称上、下调 节圈），通过上、下调节圈位置的不同组合来对气流作用在阀瓣上的力进行调节， 而调节阀门的排放压力和启

40、闭压差。4.5带背压控制套的全启式安全阀如图4-5所示。除上、下调节圈外， 在其阀杆上还设置了一个背压控制套， 并在阀瓣上方腔室设置了节流阀。利用 背压控制套和节流阀可对阀瓣上方腔室 中的背压力进行调节，从而达到对排放 压力和启闭压差的进一步调节。4.6弹性密封结构如图4-6所示。阀瓣带有弹性密封 唇，密封唇上方介质压力能产生一定的 自紧密封作用。密封面被分为内、外两 个部分。正常运行时，仅有较窄的内密圭寸面相互接触，产生较高的密圭寸比压；图4-5而在阀门排放后关闭时，弹性使较宽的 外密封面也发生接触，从而承受较大的冲击载荷，对内密封面起到保护作用。 4.7内装式安全阀如图4-7所示。这种安全

41、阀安装到被保护容器上时，其露出容器之外的高度受 到限制，因而必须将阀门的大部分置于容器之中。图4-6图4-7264.8 全喷嘴和半喷嘴结构安全阀的阀座通常采用类似喷嘴的形状，所以也称为喷嘴。全喷嘴结构采用整体喷嘴式阀座，独立构成安全阀进口侧通道，一般用螺纹固定到阀体内。半喷嘴结 构的阀座为喷嘴的一部分，通常焊接到阀体内，并同阀体一起构成安全阀的进口侧 通道。全喷嘴结构具有流畅的进口侧通道，有利于降低流阻、提高排量系数。4.9 提升板手和试验压杆按照ASME岗炉和压力容器规范的规定，用于空气、温度超过140oF (60oC)的水或用于蒸汽的每一压力释放阀应具有一个提升装置，当压力释放阀受到至少等

42、于 75%整定压力的压力时，可利用该提升装置释放作用在阀瓣上的密封力， 使阀门开启。 提升装置的主要作用是验证阀门运动件动作的灵活性。提升装置一般为提升板手。有的安全阀要求带试验压杆作为附件。当装有安全阀的设备或系统需进行水压 强度试验时，将试验压杆装在保护罩上顶住阀杆，以防止安全阀在系统水压试验时 开启。4.10 铅封安全阀完成调整后，应对其外部调整机构进行铅封。铅封应为不破坏铅封就不 能改变已调整好状态的形式。铅封具有两个主要作用：一是防止未经许可的调整； 二是作为标识调整者的手段。275安全阀的选用安全阀能否正常工作，以及其性能的好坏，不仅同它的设计、制造有关，而且 同选用安全阀是否得当

43、有直接关系。如果不是按照被保护设备或系统的工作条件来 正确地选用安全阀，安全阀的性能就得不到正确发挥，甚至不能起到安全保护作用。选用安全阀涉及两个方面的问题。一方面是被保护设备或系统的工作条件，例 如工作压力、允许超压限度、防止超压必需的排放量（即安全泄放量）、工作介质的 性质、工作温度等；另一方面则是安全阀本身的性能参数、动作特性、排放能力、 结构形式等。以下主要从安全阀的角度来说明选用的要点。选用安全阀可归结为确定型号和确定公称通径两个方面。5.1安全阀型号编制方法安全阀的型号按规定的编制方法反映了安全阀的类型、连接形式、结构形式、 公称压力、密封面材料和阀体材料等要素，是选用安全阀的主要

44、依据之一。按照JB308阀门型号编制方法，安全阀的型号由下列六个部分组成：123456第1部分为类型代号。用“ A”表示安全阀。对于特殊类型的安全阀，在 A的 前面附加字母表示。如附加“ D”表示低温（低于-40C），附加“ B”表示保温（带 蒸汽夹套），附加“ W”表示带波纹管，附加“ K”表示抗硫（抗硫化氢应力腐蚀）。第2部分为连接形式代号，如表 5-1所列。表5-1连接形式内螺纹外螺纹法兰焊接代号1246第3部分为结构形式代号，如表 5-2所列。第4部分为密封面材料代号，如表 5-3所列。第5部分为公称压力数值（以 MPa为单位的公称压力值的10倍）第6部分为阀体材料代号，如表 5-4所

45、列。28表5-2安全阀结构形式代号带散热片全启0微启1全启2圭寸闭全启4双弹簧微启3微启7全启8带板手弹簧式不封闭带控制机构全启6脉冲式（先导式）9表5-3密圭寸面材料代号密圭寸面材料代号铜合金T合金钢H橡胶X渗氮钢D尼龙塑料N硬质合金Y氟塑料F注：由阀体或阀座本体材料加工的密封面用“W”表示。当阀座和阀瓣密封面材料不同时，用低硬度材料代号表示。表5-4阀体材料代号阀体材料代号灰铸铁Z304不锈钢P碳钢C316不锈钢RCr Mo 钢ICr Mo V 钢V注：PNW 1.6MPa的灰铸铁阀体和 PN 2.5MPa的碳钢阀体省略本代号。型号示例：A47H-16C表示弹簧不封闭微启式安全阀，法兰连接

46、，带板手，密封面材料为 合金钢，阀体材料为碳钢，公称压力为 1.6MPa。29WA42Y-40P表示弹簧封闭全启式安全阀，带波纹管，法兰连接，密封面材料为 硬质合金，阀体材料为304型不锈钢，公称压力为4.0MPa。各个制造厂通常还有各自安全阀产品的型号编制方法。以下是本公司“非标” 安全阀的型号示例：SFA-48C300C1表示弹簧全启式安全阀，开放式、带板手，法兰连接，法兰符 合美国标准ANSI B16.5，压力级为300磅级，阀体材料为碳钢。5.2如何选择安全阀类型如前所述，为了确定安全阀的型号，需要选择安全阀的类型、连接形式、结构 形式、材料和公称压力等要素。其中主要问题在于选择安全阀

47、类型和结构形式。第3节中介绍了安全阀的几种主要分类方法及各类安全阀的不同特点。这些不 同特点正是选择安全阀类型的依据。归纳起来就可以得出按照使用条件选择安全阀 类型的推荐做法。如表5-5所列。表5-5按照使用条件选择安全阀类型的推荐做法使用条件安全阀类型液体介质比例作用式安全阀（泄放阀）气体介质，所需的排放量较大两段作用式安全阀（安全阀）所需的排放量是变化的所需排量较大时，用几台两段作用式安全阀， 其总排量按取大必须排量确疋；所需排量较小时，用一台比例作用式安全阀， 其排量按取大必须排量确疋。附加背压为大气压，为固定值，或者其变化 量较小（相对于开启压力而言）常规式安全阀附加背压是变化的，且其

48、变化量较大（相对 于开启压力而言）背压平衡式安全阀排放背压力超过允许的超过压力背压平衡式安全阀要求反应迅速，可靠性要求高直接作用式安全阀所需排量很大，或者口径和压力都较大，密 封要求高先导式安全阀开启压力和工作压力很接近带补充载荷的安全阀，带动力辅助装置的安全阀不允许介质向周围环境逸出，或需要回收排 放的介质封闭式安全阀介质可以释放到周围环境中，介质温度较咼开放式安全阀介质温度很高带散热套的安全阀介质易冷凝结晶带保温夹套的安全阀5.3如何确定安全阀的流道直径和公称通径30Wg =10KdrAPd安全阀的通径应根据必需排放量来确定。就是使所选安全阀的额定排量大于， 并尽可能接近必需的排放量。安全

49、阀的排量如果小于所需的排量，就不能起到有效 降压的作用；但如果过分高于所需的排量，则也会对阀门性能带来不利影响，甚至 造成安全阀频跳。而频跳容易损伤安全阀，并使设备压力急剧波动，给设备带来危 险。当受压设备和系统发生异常超压时，防止过分超压所需的排放量由设备的运行 条件和导致超压的原因等因素决定。而安全阀的额定排量则应根据制造厂提供的资 料通过计算来确定。以下给出不同介质的安全阀额定排量计算方法。5.3.1气体介质安全阀的额定排量当通过安全阀的排放达到临界流动状况时：式中：Wg气体额定排量，kg/h；Kdr额定排量系数，由制造厂提供;A 流道面积，mm2;Pdr额定排放压力，MPa （绝压）；

50、C比热比k的函数（见表5-6）；M -分子量，kg/kmol ；T 排放温度，K ；C +273）Z 压缩系数（见 GB/T12241图B.1）。安全阀在下列条件下达到临界流动：k& r 2严 Pdr 一水十1丿式中：Pb安全阀出口压力（背压力），MPa （绝压）。气体通过安全阀的流动在多数情况下为临界流动状况。但如果流动处于亚临界流动状况，则应将按上式计算的额定排量乘以亚临界流动下的排量修正系数Kb （见GB/T12241 表 4）。表5-6与k值对应的C值 . LkCkctCkCkCitC0. 40L 6&0,842. 241+ 022.411.222, 58L422.72&22. 843

51、1Wsh二 5.25Kdr AP4 451. 730,86N 261. CM2.431.242, 591. 442.73t 642. 50.501. 810.882.2SL 062. 451.262. 61L 4&2,742. 86Or551. 890. 902t30i.082,46L282. S21. 482. 76L es2.870,601.960. 922,321.102.481.302. 631. SO2, 77L70Z. S90. C52” 020. 942.34J. 122. 501.322.651.522. 78L ao2r 940. 702.080t962,36L 142,51

52、L342.邸L &42. 791. 902.服0. 752d 140. 98Z. 38lb 162, 53L362. 68L562. 802. 003.040. 802. 200.狛2. 39L IS2. 552.69L&82.822. IQ3.0?0.82Z j1,0012. 40lP202. 561. 402,70lh602.332. 203.135.3.2蒸汽介质安全阀的额定排量假设通过安全阀的排放达到临界流动状况。当压力为O.IMPa至11MPa时：Ws - 5.25Kdr APdr Ksh当压力大于11MPa至22MPa时:27.644Fdr -1000：-K (33.242P 10

53、61 丿 式中：Wsh蒸汽额定排量，kg/h ；Kdr额定排量系数，由制造厂提供；A-流道面积，mm2;Pdr-额定排放压力，MPa （绝压）；Ksh过热修正系数（见 GB/T12241表2,对饱和蒸汽，Ksh为1） 5.3.3液体介质安全阀的额定排量WL =5.09KdrA 二 PKr式中：WL液体额疋排量，kg/h ；Kdr额定排量系数，由制造厂提供;A流道面积，mm ;P密度，kg/m ; p=（ Pdr-Pb） 压差，MPa;Pdr-额定排放压力，MPa；Pb-背压力，MPa；32Kr粘度修正系数。为了确定粘度修正系数，首先按非粘性液体（yW0.020Pas）计算理论排量:WL = 5

54、.09Aji ： ：P式中：WtL-非粘性液体的理论排量，kg/h。然后计算安全阀流道截面处的雷诺数：R W:L Kdr 4 一 3.6 -：A式中：Re雷诺数；卩一一动力粘度，Pa - s。然后便可利用图5-1由雷诺数确定粘度修正系数。图5-1粘度修正系数Kr同雷诺数Re的关系在上述计算安全阀额定排量的公式中，令额定排量等于被保护设备或系统的必 需排放量（即安全泄放量），就可计算出安全阀必需的流道面积 A和对应的流道直 径d,然后就可根据制造厂的产品样本选取其流道面积（或流道直径）稍大而又接 近计算值的某一公称通径的安全阀。安全阀的流道面积或流道直径已形成一些标准化的系列。表5-7列出了我国

55、安33全阀流道直径d的标准系列。表5-8列出了 API Std 526规定的安全阀流道面积标准 系列。而各个制造厂安全阀的实际流道直径或流道面积可能与标准系列相同，也可 能稍大于标准系列。例如表 5-8中所列出的JOS和HL系列安全阀的流道尺寸。表5-7我国安全阀公称通径 DN和流道直径d的标准化系列DN1520253240506580100150200全启 式202532405065100125d微启 式121620253240506580表5-8 API 526安全阀流道面积A和流道直径d的标准化系列API 526JOSHL流道代号2A（ in）d （ mm）A（ in2）d （ mm）A

56、（ in2）d （ mm）D0.1109.50.12410.1E0.19612.70.21813.4F0.30715.90.34316.80.33916.7G0.50320.30.56321.50.55321.3H0.78525.40.887270.86826.7J1.28732.51.44934.51.32733K1.83838.92.07641.32.04641L2.85348.43.21651.43.16751M3.6054.44.05357.73.9557N4.3459.74.8963.44.8363P6.3872.47.2076.97.0376Q11.0595.312.46101.2

57、12.17100R16.0114.618.0121.8T26.0146.129.3155.25.4 选用安全阀所需的数据 34如上所述，为了正确地选用安全阀必须充分了解被保护设备或系统的工作条件 在通常情况下，以下数据是选用安全阀所必需的：工作介质及其状态；介质的下列物理性质： 液体介质的密度，粘度系数； 气体介质的分子量，绝热指数，压缩系数；工作压力（设备正常运行压力） ；整定压力及最大允许超过压力；背压力（附加背压力及排放背压力） ；工作温度及排放时介质温度；每台安全阀的必需排量（或总排量及拟装设安全阀台数） ；其他特殊要求。356 安全阀的安装和试验要求6.1安全阀的安装要求6.1.1进

58、口管的安装要求 安全阀应安装于垂直向上的位置。否则应得到制造厂的同意。 安全阀的安装位置应尽可能靠近被保护的设备或系统。 安装安全阀的进口接管应短而直。 进口管的通道最小截面积应不小于安全阀 进口截面积。 对于高压和大排量的场合， 进口管在入口处应有足够大的圆角 半径；或者具有锥形通道，锥形通道的入口截面积近似为出口截面积的两倍。 当安全阀排放时，在进口管中即在被保护设备同安全阀之间的压力降应尽可 能小。在任何情况下，该压力降都不得超过整定压力的 3%或最大允许启闭 压差的 1/3（以两者中的较小值为准） 。该压力降过大会导致安全阀频跳。 进口接管应具有足够的强度和 / 或加适当的支撑，以承受

59、由介质压力、温度 以及安全阀排放反作用力等共同作用产生的应力； 同时避免设备的振动传递 到安全阀，影响安全阀的密封。 当在安全阀进口安装隔离阀门时，应不违背法律或规范的有关规定。6.1.2排放管的安装要求 排放管的通道截面积应不小于安全阀出口截面积。 当多台安全阀向一个总管 排放时，排放总管的截面积应保证能够接受所有可能同时向其排放的安全阀 的总排放量。 由于排放管对流体的阻力而产生的压力降应尽可能小， 通常应小于整定压力 的 10%。当阻力压降过大时，特别对常规式安全阀会迅速减小阀瓣提升力， 从而影响安全阀的动作性能和排量。 排放管的安装和支撑方式应能防止管道应力附加到安全阀上。 应防止出现任何可能导致排放管道阻塞的条件。 必要时应设置排泄孔， 以防 止雨、雪、冷凝液等积聚在排放管中。 安全阀的排放及疏液应导至安全地点。应特别注意危险介质的排放及疏液。 当在安全阀出口安装隔离阀门时，应不违背法律或规范