安全閥的介紹與選用

 一 概述 

    安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設(shè)備上重要的安全附件。其動作可靠性和性能好壞直接關(guān)系到設(shè)備和人身的安全，并與節(jié)能和環(huán)境保護緊密相關(guān)。而有的用戶和設(shè)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(guī)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(shù)監(jiān)督部門認(rèn)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(jié)構(gòu)和性能上很相似，二者都是在超過開啟壓力時自動排放內(nèi)部的介質(zhì)，以保證生產(chǎn)裝置的安全。由干存在這種本質(zhì)上類 似性，人們在使用時，往往將二者混同，另外，有些生產(chǎn)裝置在規(guī)則上也規(guī)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(xiàn)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(guī)范》*篇中所闡述的定義來理解： 

    （l）安全閥（Safety Valve）一種由閥前介質(zhì)靜壓力驅(qū)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(zhì)靜壓力驅(qū)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(zhì)壓力驅(qū)動的自動泄壓裝置。根據(jù)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(shè)設(shè)施上的稱之為泄放閥。不過，若按日本通產(chǎn)省的《火力發(fā)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定看，設(shè)備上安全保障的重要部分，使用安全閥，如鍋爐、過熱器、再熱器等。而在減壓閥的下 側(cè)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(guī)則、運輸省及各 級船舶協(xié)會的規(guī)則中，對安全排放量的認(rèn)定和規(guī)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(nèi)不論全啟式或微啟式統(tǒng)稱為安全閥。  

安全閥的介紹與選用

    三、選型 

    1．分類 

    目前大量生產(chǎn)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(dǎo)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(zhì)應(yīng)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(shù)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(jù)使用介質(zhì)決定安全閥的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)型式，再根據(jù)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(guī)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(zhì)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(zhì)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(tǒng)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(nèi)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(dǎo)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(fù)壓或操作過程中可能會產(chǎn)生負(fù)壓的系統(tǒng)一般用真空負(fù)壓安全閥。  

    （13）背壓波動較大和有毒易燃的容器或管路系統(tǒng)一般用波紋管安全閥。  

    （14）介質(zhì)凝固點較低的系統(tǒng)一般選用保溫夾套式安全閥。 
    3．國內(nèi)主要廠家的比較及連接尺寸的選擇  
安全閥的介紹與選用
    國內(nèi)生產(chǎn)安全閥的廠家比較多，連接尺寸也大多不統(tǒng)一。主要分以下幾個大類： 

    （1） 以JB／T2203－1999《彈簧式安全閥結(jié)構(gòu)長度》為主的通用類。目前國內(nèi)大多數(shù)安全閥生產(chǎn)廠家均按本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)。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(biāo)準(zhǔn)也不盡，規(guī)格不全，微啟式安全閥zui大公稱通徑為 D NI 00，全啟 式安全閥zui大公稱通徑DN200，中間缺少DN65、DN125兩個規(guī)格。根據(jù)我廠所生產(chǎn)的安全閥規(guī)格及掌握的資料來看，目前微啟式安全閥公稱通徑zui大達 到DN250，全啟式安全閥公稱通徑達到DN400。經(jīng)本人考證，各廠家連接尺寸也不盡統(tǒng)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(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，用戶在選用及安裝時同一規(guī)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(jié)構(gòu)長度》進行修訂。建議設(shè)計院及用戶按標(biāo)準(zhǔn)選用，安全閥生產(chǎn)廠家按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)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(biāo)體系。國內(nèi)進口化工設(shè)備等所配的安全閥連接尺寸一 般按照本標(biāo)準(zhǔn)，如圖5所示。本標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)比較科學(xué)規(guī)范，對壓力、材料、溫度、喉徑等統(tǒng)籌考慮。依照喉徑確定規(guī)格，同一喉徑可以有好幾個規(guī)格，相反同一規(guī)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。隨著貿(mào)易及進口設(shè)備國產(chǎn)化的不斷推進，該標(biāo)準(zhǔn) 將在國內(nèi)得到很大推廣。目前該標(biāo)準(zhǔn)還沒有轉(zhuǎn)化為國標(biāo)。 

    （3）以在上影響比較大的安德森·格林伍德公司 （Anderson Greenwood＆Co．）為依據(jù)的活塞式導(dǎo)閥操作安全泄壓閥 （Pilot Operated Pressure Relief Valves）系列。國內(nèi)一般稱之為先導(dǎo)式安全閥，如圖6所示，先導(dǎo)式安全閥由主閥和 導(dǎo)閥組成，導(dǎo)閥操作主閥的開啟和關(guān)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(yōu)點。一般適用于天然氣管 道等。目前國內(nèi)還沒有先導(dǎo)式安全閥標(biāo)準(zhǔn)及連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)。并且這種類型的閥門剛剛開發(fā)，還沒有廣泛推廣。據(jù)我廠的經(jīng)驗及所掌握的資料來看，國內(nèi)大多數(shù)廠家按 照該公司的數(shù)據(jù)設(shè)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(fā)布先導(dǎo)式安全閥標(biāo)準(zhǔn)。 

    （4） 以中國航天工業(yè)總公司第十一研究所設(shè)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(dǎo)式安全閥等，且性能良好。但是除HTXD 系列先導(dǎo)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(biāo)、國標(biāo)均不相同。這一點請選用時務(wù)必注意。 

    （5）以蘭州煉油廠設(shè)計研制開發(fā)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(biāo)及國標(biāo)均不相同，為蘭煉。 

    （6） 為鍋爐、電站設(shè)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安全閥。此 類系列閥門結(jié)構(gòu)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(qū)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(shù)規(guī)范》附件五所列的公式。或者按照APIRP520 煉廠泄壓系統(tǒng)設(shè)計和安裝的推薦實施方法*部分設(shè)計》中所列的公式。上述兩種公式計算結(jié)果基本相同或相差不大。 

    四、結(jié)束語 

    安全閥的選型是一項比較重要的工作，選型恰當(dāng)與否將直接影響設(shè)備的安全。上述所列都是我廠的一些經(jīng)驗總結(jié)，限于篇幅，可能不盡*，供大家參考。