安全阀基本知识讲义100937

1、安全阀培训讲义之一安全阀基本知识黄光禹 编2010年9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 安全阀的试验要求1 安全阀的用途和作用原理安全

2、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，进一步说明安 全阀的作用原理。图

3、 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” 。压力继续升高时，阀

4、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 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。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，

5、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

6、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）

7、。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 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

8、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

9、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 )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

10、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. 回座压力( Re-seating pressure ) 安全阀排放后阀瓣重

11、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 pressure )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。

12、 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即卩 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

13、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的流道有差别，由于实际上存在流动阻力，所以实际

14、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。包括回座特性是否良好，有无频跳、颤振和 卡阻等现

15、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ZBJ 98013 电站安全阀技术条件ISO 4126-1 安全阀

16、第一部分 一般要求ASME曷炉和压力容器规范：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 ，第哑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压力释放装置一一用于I、川和W组蒸汽锅炉的安全阀安全阀的主要

17、性能指标包括排放压力、启闭压差、整定压力偏差等动作表 2-1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 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。第 8 页第12页表2-1蒸汽用安全阀动作性能指标蒸汽锅炉安 全技术监察规程GB/T 12243ASM锅炉及压力容器规范 第I卷JIS B 8210BS6759TRD421排放压力Pdw 1.03PSw 1.03PsPsw 0.1 时,Pd w Ps+0.02Ps>0.1 时，Pd<1.03Psw 1.05PsPs<0.1 时，Pd w Ps+0.01Ps > 0.1 时，Pd w 1

18、.05Ps启闭压差 PbL一般为（4 7）%Ps 最大为10%Ps当 Ps<0.3 时， P bL w 0.03PsP bLPs<67psi 时厶 PbL w 4psiPs> 67250psi 时厶 PbL w 6%PsPs>250 且 <375psi 时厶 PbL w 15psiPS> 375psi 时厶 PbL w 4%PS PbL的最小值为 2psi或2%Ps对于强制循环蒸汽发生器： PbL w 10%PSPsw 0.4 时, PbL w 0.03Ps>0.4 时， PbL w 7%Ps （4%Ps）（对于直流锅炉再热器等 的安全阀，Ps>

19、0.3时厶PbLw 10%Ps ） PbL可调的阀门 P bL为2.5%5%Ps（Ps<0.3 时为w 0.03） PbL不可调的阀门 PbL w 15%PsPs w 0.3时 PbL w 0.03Ps>0.3 时 PbL w 10%Ps动力锅炉安 全阀直流锅炉再 热器等的安 全阀w o.4w 0.03w 0.04>0.4w 7%Ps （w4%P s）w 10%Ps整定压力 的允许偏差3 pPsw 0.5 时 3 p为 ±0.015Ps为 >0.5 2.3 时 3 p为 ±3%PsPs为 >2.3 7时 3 p为 ±0.07Ps>

20、;7 时 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 sPs<0.5 时为 ±0.0140.5 w Ps<2.3 时为 ±3%Ps2.3 w Ps<7 时为 ±0.07Ps> 7时为 ±1%PsPs<0.5 时为 ±0.0140.5 w Ps<2 时为 ±3%Ps2 w Ps<10 时为 ±2%PsPs>

21、 10 时为 ±1.5%Ps注：Ps整定压力，未注压力单位MPa表2-2气体用安全阀动作性能指标标准 项目GB/T 12243压力容器安全 技术监察规程ISO 4126ASM锅炉及压力容 器规范第哑卷 JIS B 8210BS1123AD-A2排放压力P< 1.10PS< 1.10Ps< 1.10PS< 1.10Ps< 1.10PsPs<0.1 时，Pd< Ps+0.01Ps> 0.1 时，Pd< 1.05Ps启闭压差PbLPs< 0.2 时， PbL< 0.03Ps>0.2 时， PbL< 15%Ps P

22、bL可调的阀门 PbL为 2.5% 7%Ps （d0<15mi时,为冬 15%Ps,Ps<0.3时为冬 0.03） PbL不可调的阀门 PbL< 15%Ps PbL可调的阀门 PbL< 7%P 或 3ps（取较大值）Ps< 0.2 时， PbL< 0.03Ps>0.2 时， PbL< 15%Ps PbL为 2.5% 5%Ps （d0<32m或S0.2 时 为冬10%Ps）Ps< 0.3 时， PbL< 0.03Ps>0.3 时， PbL< 10%Ps整定压力 的允许偏 差SpPs< 0.5 时，S p为土 0.

23、015 Ps>0.5 时，S p为土 3%PsS p为土 3%P或土 0.015 中 的较大值Ps< 70psi 时， 1 S p为土 2psi Ps>70psi 时，S p为土 3%Ps± 3%Ps（最小;± 0.014）寸注：Ps整定压力，o流道直径,未注压力单位MPa表2-3液体用安全阀动作性能指标项目GB/T 12243ISO 4126AD-A2排放压力Pd< 1.20PSPs<0.1 时，Pd < Ps+0.01Ps> 0.1 时，Pd < 1.10Ps启闭压差厶PbLPs< 0.3 时， PbL < 0

24、.06Ps>0.3 时， PbL < 20%PsPs<0.3 时, PbL < 0.06Ps> 0.3 时， PbL < 20%PsPs< 0.3时， PbL < 0.06Ps>0.3 时， PbL < 20%Ps整定压力的允许偏差3 PPs< 0.5 时，3 p为 ±0.015Ps>0.5 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MPa表2-4安全阀密封性能指标第15页3 安全阀的种类及其特点安全阀的种类颇多，其分类

25、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作用力来克服弹簧或重锤 等加于阀瓣的机械载荷(直接载荷) ，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

26、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3-13.1.2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幵启的。它们又可 区分为下列两种形式：(1)先导

27、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，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

28、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，可以在低于正常幵启压力的 情况下强制使阀门幵启。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幵启压力很接近工作压力的场合，需要定期幵启 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 急情况下强制幵启安全阀的手段。3.2按动作特性分类3

29、.2.1 比例作用式安全阀即泄放阀(Relief valve )如图3-2所示，这种阀门的幵启高度(h)系随压力(P)的升高而逐渐 变化，即具有幵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，因为其幵启和关闭过程比较平稳，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 其幵启高度可在一定范围内随系统排量和压力的不同而变化。P,h3.2.2两段作用式安图3-2全阀或突跳动作式安全阀目P安全阀( Safety valve )如图3-3所示,这种安全呈分为两个阶段：其前一阶段，阀第20页的幵启即进入第二阶段，就是在压瓣是随压力的升高而

30、比例幵启的；而在压力升高一个不大的数值之后，阀瓣 h升高的情况下急速地幵启到规 定的幵启高度。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幵启过程就难以保证在压力升高不多的条件下 快速地释放介质。两段作用式安全阀由于具有突幵动作，因而能在规定的升 压限度内达到较大的幵启高度。但这种安全阀不能用于液体介质。因为其急 速幵启，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。331微启式安全阀我国生产的微启式安全阀主要有幵启高度大于等于1/40流道直径和幵启高度大于等于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

31、.2全启式安全阀其幵启高度大于等于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 中启式安全阀幵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背压力进口压力下的合力。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幵启压力的变化。背压力=i=F i hM 卜丄 j i： JJ h * c b d H -.ui'背压力背压力进口压力图3-4341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

32、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，所以在阀门幵启之前，背压（附加背压）对阀瓣上下两侧的作用力相互平衡。附加背压的变化不会 影响到幵启压力的大小。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（相对于幵启压力而言）较大时。 此时为避免附加背压的变化对幵启压力产生过大的影响，必须采用背压平衡 式安全阀。例如，当幵启压力的允许偏差为土3%寸，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幵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°%&定压力第21页而排放背压超过 10%整定压

33、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，

34、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 10%。 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，以及当存在附加第 22 页背压时，都应采用封闭式安全阀3.5.2 幵放式安全阀安全阀的出

35、口侧向大气幵放。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，可采用幵放式安全阀。4安全阀的主要结构型式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4-1图4-2书4.3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，使阀门达到大的幵启高度。调节圈可用来对排放压力和启闭压差进行调第23页图4-3图4-44.4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

36、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，从而调节阀门的排放压力和启闭压差。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。而在阀门排放后关闭时，弹性使较宽的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 较窄的内密封面相互接触，产生较高的

37、密封比压；图4-5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第24页4.7 内装式安全阀如图 4-7 所示。这种安全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 4-7第 25 页4.8 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

38、杆按照ASME曷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。5 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有直接关系。如果不是按照被保护

39、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依据 之一。按照JB

40、308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-40 °C）,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所列

41、。表5-2安全阀结构形式代号弹簧式圭封闭带散热片全启0微启1全启2带板手全启4不封闭双弹簧微启3微启7全启8带控制机构全启6脉冲式（先导式）9表5-3密封面材料代号密封面材料代号铜合金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：PN< 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

42、兰连接，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。WA42 Y-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。以下是某公司“非标”安全阀的型号示例：SFA-48C300C1表示弹簧全启式安全阀，幵放式、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

43、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，其总排量按最大必须排量确 疋； 所需排量较小时，用 台比例作用式 安全阀，其排量按最大必须排量确 定。附加冃压为大气压，为固疋值，或者其变化量较小（相对于幵启压力而言）常规式安全阀附加背压是变化

44、的，且其变化量较大（相对于幵启压力而言）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，密封要求咼先导式安全阀幵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，介质温度较咼幵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。安全阀的排量如果小于所需的排量

45、，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：W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，mm；Pdr额定排放压力，MPa（绝压）；C比热比k的函数（见表5-6）；

46、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 ）。第 30 页安全阀在下列条件下达到临界流动：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K.（见GB/T12241表4）。表 5-6 与 k 值对应的 C 值5.3.2 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寸：当压力大于11MPa至 22MPa寸：式中： Wsh 蒸汽额定排量， kg

47、/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， 心为1）5.3.3 液体介质安全阀的额定排量式中：W液体额定排量，kg/h ；Kdr额定排量系数，由制造厂提供；A 流道面积， mm2；P液体密度， kg/m3 ； P= （ Pdr-Pb）压差，MPaPdr 额定排放压力，MPaPb背压力，MPa& 粘度修正系数。为了确定粘度修正系数，首先按非粘性液体（卩冬0.020Pa s）计算理论排量： 式中：WL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：式

48、中：R 雷诺数；u 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K同雷诺数 艮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列出了我国安全阀流道直径 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

49、系列相同，也可能稍大于标准系列。 例如表5-8中所列出了某公司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DN1520253240506580100150200d全202532405065100125启式微启式121620253240506580表5-8 API 526 安全阀流道面积 A和流道直径d的标准化系列流道代号API 526JOSHL2A (in )d ( mm2A (in)d ( mm2A (in)d ( mmD0.1109.50.12410.1E0.19612.70.21813.4F0.30715.90.34316.80.33916

50、.7G0.50320.30.56321.50.55321.3H0.78525.40.887270.86826.7J1.28732.51.44934.51.32733K1.83838.92.07641.32.04641L2.85348.43.21651.43.16751M3.6054.44.05357.73.9557N4.3459.74.8963.44.8363P6.3872.47.2076.97.0376Q11.0595.312.46101.212.17100R16.0114.618.0121.8T26.0146.129.3155.25.4 选用安全阀所需的数据如上所述，为了正确地选用安全阀必

51、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。6 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

52、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。第 34 页 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

53、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