安全閥基礎(chǔ)知識
01
安全閥的基本知識
（1）閥門：安裝在壓力容器、受壓設(shè)備及連接管道上，用以控制介質(zhì)流向的、具有可動機(jī)構(gòu)的機(jī)械產(chǎn)品的總稱。
（2）閥門的公稱通經(jīng)：是指閥門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：是一種自動閥門，能不借助任何外力而只利用介質(zhì)本身的力來排出一額定數(shù)量的流體，以防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過預(yù)定的安全值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，在自行關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續(xù)流出的一種閥。
（4）工作壓力P：閥門在使用介質(zhì)溫度下的壓力。
（5）工作溫度T：閥門在使用介質(zhì)下的溫度。
（6）整定壓力Ps: 安全閥在運(yùn)行條件下開始開啟的預(yù)定壓力。在該壓力下，開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(dá)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，亦即開啟高度變?yōu)榱銜r(shí)，閥門進(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?jǐn)?shù)來表示，只有當(dāng)整定壓力很低時(shí)，才用Mpa表示。
（9）排放壓力Pb: 整定壓力加上超過壓力（超過壓力指超過安全閥整定壓力所增加的壓力，通常用整定壓力的百分?jǐn)?shù)來表示）。
（10）開啟高度h: 閥瓣離開關(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，用來計(jì)算無任何阻力影響時(shí)的理論排量。對應(yīng)于流道面積A的流道直徑為do（喉徑）。
（12）排量系數(shù)Kd：閥門實(shí)際排量與理論排量的比值。
（14）密封試驗(yàn)壓力Pt: 進(jìn)行密封試驗(yàn)時(shí)規(guī)定的壓力，在此壓力下測量通過關(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(yàn)壓力。
（15）出廠試驗(yàn)：出廠前對產(chǎn)品所進(jìn)行的殼體強(qiáng)度、密封性、開啟壓力的試驗(yàn)。
02 安全閥基本結(jié)構(gòu) （1）閥體。 （2）閥座。 （3）閥瓣。 （4）調(diào)節(jié)圈。 （5）彈簧。 （6）閥桿。 （7）閥蓋。 （8）閥帽。
03 安全閥的分類 （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）按公稱壓力分 a:低壓安全閥：公稱壓力PN≤1.6Mpa b:中壓安全閥：公稱壓力PN1.6～6.4Mpa。 c:高壓安全閥：公稱壓力PN6.4～80.0Mpa d:超高壓安全閥：公稱壓力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）按開啟高度分： a:微啟式安全閥：開啟高度在do /40～ do /20 。 b:全啟式安全閥：開啟高度不小于do /4。 c:中啟式安全閥：開啟高度介于微啟式和全啟式之間。 （6）按結(jié)構(gòu)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（又稱先導(dǎo)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(yīng)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(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到整定壓力75%以上時(shí)，能利用扳手將閥瓣提升，該扳手對閥的動作不應(yīng)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(hù)罩墊片處的泄漏。 （4）為防止調(diào)整彈簧壓縮量的機(jī)構(gòu)松動，以及隨意改變已調(diào)好的壓力，必須設(shè)有防松裝置并加鉛封。 （5）閥座應(yīng)固定在閥體上，不得松動，全啟式安全閥應(yīng)設(shè)有限制開啟高度的機(jī)構(gòu)。 （6）安全閥即使有部分損壞，任應(yīng)能達(dá)到額定排量，當(dāng)彈簧破損時(shí)，閥瓣等零件不會飛出閥體外。 （7）對有附加背壓力的安全閥，應(yīng)根據(jù)其壓力的大小和變動情況，設(shè)置背壓平衡機(jī)構(gòu)。 （8）對先導(dǎo)式安全閥應(yīng)分別對導(dǎo)閥和主閥作密封性和開啟動作試驗(yàn)，都應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能要求。 06 安全閥的動作原理 向下作用于閥瓣的彈簧預(yù)緊力Fd，一部分用來抵抗介質(zhì)作用力Po.S，另一部分產(chǎn)生閥門密封件之間的相互壓緊力f,隨著介質(zhì)壓力的提高，密封件間的相互壓緊力隨之減少，當(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到開啟壓力Ps時(shí)，相互壓緊力為零，安全閥開啟，此時(shí)滿足：Fd=Ps.S。 07 安全閥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 由于安全閥的重要性，世界各國都對安全閥的設(shè)計(jì)制造制定了許多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。我國早期的安全閥標(biāo)準(zhǔn)大都參照前蘇聯(lián)的安全閥標(biāo)準(zhǔn)。目前采用的安全閥標(biāo)準(zhǔn)有： GB/T12241（安全閥一般要求） GB/T12242（安全閥性能試驗(yàn)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(biāo)） 08 安全閥校驗(yàn)與維修 要全面的檢驗(yàn)安全閥的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)必須是進(jìn)行全性能試驗(yàn)，試驗(yàn)最基本的要求是具有實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，甚至超過實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。這種試驗(yàn)裝置除了高溫高壓容器等設(shè)備外，還要具備各種參數(shù)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(yàn)是安全閥試驗(yàn)的一部分，是制造廠出廠試驗(yàn)的主要項(xiàng)目。出廠前一般都用常溫的安全閥校驗(yàn)臺進(jìn)行空氣介質(zhì)的開啟壓力整定和密封性試驗(yàn)。安全閥常溫校驗(yàn)臺只能做開啟壓力整定和密封性試驗(yàn)。
09 安全閥在什么情況下需要校驗(yàn) 10 回座壓力的調(diào)整意義和方法 國標(biāo)定義的回座壓力指安全閥達(dá)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，亦即開啟高度變?yōu)榱闶牵y門進(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(dá)不到排放量，造成閥門頻跳，原則是在能達(dá)到排放量的情況下盡量的調(diào)高回座壓力，降低介質(zhì)和能量的損失。 回座壓力是通過調(diào)節(jié)圈來調(diào)整的，調(diào)節(jié)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(yàn)方法及其優(yōu)缺點(diǎn) 安全閥校驗(yàn)有現(xiàn)場校驗(yàn)（在線校驗(yàn)）和校驗(yàn)臺校驗(yàn)兩種手段，條件允許下應(yīng)該盡量在現(xiàn)場校驗(yàn)，因?yàn)楝F(xiàn)場校驗(yàn)更切合實(shí)際運(yùn)行工況，因而更可靠。 現(xiàn)場校驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：便于對焊接式安全閥的校驗(yàn)，可測定回座壓力，測量準(zhǔn)確。 缺點(diǎn)是校驗(yàn)時(shí)間長，系統(tǒng)要反復(fù)升壓，不經(jīng)濟(jì)，較危險(xiǎn)，不可以做密封性試驗(yàn)。 12 安全閥常溫校驗(yàn)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.確定安全閥開啟壓力的較小誤差范圍，節(jié)約了新裝安全閥的調(diào)整時(shí)間，降低了勞動強(qiáng)度，減小能源消耗和減小工作危險(xiǎn)性。 c.存在運(yùn)行溫度與常溫下的誤差（彈簧在高溫下變軟），不能校驗(yàn)回座壓力。 13 常溫校驗(yàn)所使用的介質(zhì) 常溫校驗(yàn)一般使用空氣、氮?dú)夂退▔毫υ?0Mpa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(yàn)。煤油、汽油、柴油等也不能作為介質(zhì)源。二氧化碳?xì)怏w雖無毒不燃，但容易結(jié)冰，堵塞管路。 14 安全閥校驗(yàn)原理 將帶壓力的介質(zhì)通入被校驗(yàn)安全閥的進(jìn)口處，待介質(zhì)壓力上升到安全閥開啟狀態(tài)，測得此時(shí)的壓力，即位開啟壓力并進(jìn)行調(diào)整至規(guī)定的開啟值即完成開啟壓力的校驗(yàn)。然后在壓力下降至規(guī)定值（開啟壓力的90%），用觀察壓力表或其它法定方法檢查其有無介質(zhì)泄漏，即密封性校驗(yàn)。 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(qiáng)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?cè)Γ芊猸h(huán)）拆下調(diào) 換，不能拆下或無備件只能用車削加工。金屬密封面在損壞不太嚴(yán)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)行分開研 磨，不能對磨，因?yàn)閷δズ蟪霈F(xiàn)溝漕，一經(jīng)開啟回座后即泄漏。 （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(xì)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(jī)油、菜油、豬油。 （3）密封面的研磨 研磨是應(yīng)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(nèi)。當(dāng)磨具與工件作復(fù)雜的相對運(yùn)動時(shí)，磨料就在工件和磨具之間作滑動、滾動，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(yīng)包含的內(nèi)容 1）型號、規(guī)格（通徑）。 2）壓力等級。 3）流道直徑。 4）公稱壓力。 5）使用溫度、介質(zhì)。 6）額定排量系數(shù)。 7）制造廠、制造批準(zhǔn)書編號。 8）出廠年月。 9）產(chǎn)品編號。 10）檢驗(yàn)合格標(biāo)志。 11）開啟壓力。 （5）高壓校驗(yàn)的特點(diǎn)和注意事項(xiàng) 1）高壓安全閥開啟時(shí)聲音很大，特別是大口徑。 2）高壓安全閥開啟是振動較大。 3）開啟時(shí)反沖力很大，故法蘭連接處材料要好。 4）彈簧調(diào)節(jié)不能很大，只能微調(diào)（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(yàn)時(shí)與工作情況存在誤差（彈簧在高溫時(shí)較軟）。 6）校驗(yàn)的氣流、水流必須經(jīng)過過濾。