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安全閥的分類、特點、選型及安裝要求
發布時間:2023-05-10 19:31:29瀏覽次數:

安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設備的安全附件,能夠有效預防由生產裝置超壓引起的爆炸事故。因此,安全閥在化工裝置中非常重要。要想透徹了解安全閥,就得從它的分類、特點、選型及安裝要求開始。

安全閥的分類、特點、選型及安裝要求(圖3)


安全閥分類及特點


1.按整體結構及加載機構的不同

安全閥按其整體結構及加載機構的不同可以分為重錘杠桿式、彈簧式和脈沖式三種。

三種形式的安全閥中,用得比較普遍的是彈簧式安全閥。 

①重錘杠桿式安全閥

安全閥的分類、特點、選型及安裝要求(圖4)

重錘杠桿式安全閥是利用重錘和杠桿來平衡作用在閥瓣上的力。

根據杠桿原理,它可以使用質量較小的重錘通過杠桿的增大作用獲得較大的作用力,并通過移動重錘的位置(或變換重錘的質量)來調整安全閥的開啟壓力。 

優點:

重錘杠桿式安全閥結構簡單,調整容易而又比較準確,所加的載荷不會因閥瓣的升高而有較大的增加,適用于溫度較高的場合,過去用得比較普遍,特別是用在鍋爐和溫度較高的壓力容器上。 

缺點:

但重錘杠桿式安全閥結構比較笨重,加載機構容易振動,并常因振動而產生泄漏;其回座壓力較低,開啟后不易關閉及保持嚴密。


②彈簧式安全閥

安全閥的分類、特點、選型及安裝要求(圖5)

彈簧式安全閥是利用壓縮彈簧的力來平衡作用在閥瓣上的力。

螺旋圈形彈簧的壓縮量可以通過轉動它上面的調整螺母來調節,利用這種結構就可以根據需要校正安全閥的開啟(整定)壓力。

優點:

彈簧式安全閥結構輕便緊湊,靈敏度也比較高,安裝位置不受限制,而且因為對振動的敏感性小,所以可用于移動式的壓力容器上。

缺點:

所加的載荷會隨著閥的開啟而發生變化,即隨著閥瓣的升高,彈簧的壓縮量增大,作用在閥瓣上的力也跟著增加。這對安全閥的迅速開啟是不利的。

另外,閥上的彈簧會由于長期受高溫的影響而使彈力減小。用于溫度較高的容器上時,常常要考慮彈簧的隔熱或散熱問題,從而使結構變得復雜起來。     

③脈沖式安全閥 

安全閥的分類、特點、選型及安裝要求(圖6)

脈沖式安全閥由主閥和輔閥構成,通過輔閥的脈沖作用帶動主閥動作、其結構復雜,通常只適用于安全泄放量很大的鍋爐和壓力容器。


2.按介質排放方式的不同

按照介質排放方式的不同,安全閥又可以分為全封閉式、半封閉式和開放式等三種。

①全封閉安全閥 

安全閥的分類、特點、選型及安裝要求(圖7)

全封閉式安全閥排氣時,氣體全部通過排氣管排放,介質不能間外泄漏,主要用于介質為有毒、易燃氣體的容器。  

②半封閉安全閥 

半封閉式安全閥所排出的氣體一部分通過排氣管,也有一部分從閥蓋與閥桿間的間隙中漏出,多用于介質為不會污染環境的氣體的容器。

③開放式安全閥 

開放式安全閥的閥蓋是敞開的,使彈簧腔室與大氣相通,這樣有利于降低彈簧的溫度,主要適用于介質為蒸汽,以及對大氣不產生污染的高溫氣體的容器。


3.按閥瓣開啟的大高度和流道之比

按照閥瓣開啟的大高度與安全閥流道直徑之比來劃分,安全閥主要分為微啟式安全閥和全啟式安全閥兩種。 

①微啟式安全閥 

安全閥的分類、特點、選型及安裝要求(圖8)

微啟式安全閥的開啟高度小于流道直徑的1/4,通常為流道直徑的1/40一1/20。

微啟式安全閥的動作過程是比例作用式的,主要用于液體場合,有時也用于排放量很小的氣體場合。

②全啟式安全閥      

全啟式安全閥的開啟高度大于或等于流道直徑的1/4。全啟式安全閥的排放面積是閥座喉部小截面積。

其動作過程是屬于兩段作用式,必須借助于一個升力機構才能達到全開啟,全啟式安全閥主要用于氣體介質的場合。 


4.按作用原理

按作用原理分類,可以分為直接作用式安全閥和非直接作用式安全閥。   

①直接作用式安全閥      

安全閥的分類、特點、選型及安裝要求(圖9)

直接作用式安全閥是在工作介質的直接作用下開啟的,即依靠工作介質壓力的作用克服加載機構加于閥瓣的機械載荷,使閥門開啟。

這種安全閥具有結構簡單,動作迅速,可靠性好等優點。但因為依靠結構加載,其載荷大小受到限制,不能用于高壓、大口徑的場合。  

②非直接作用式安全閥 

這類安全閥可以分為先導式安全閥、帶動力輔助裝置的安全閥。 

先導式安全閥:

是依靠從導閥排出的介質來驅動或控制的,而導閥本身是一個直接作用式安全閥,有時也采用其他形式的閥門。

先導式安全閥適用于高壓、大口徑的場合。先導式安全閥的主閥還可以設計成依靠工作介質來密封的形式,或者可以對閥瓣施加比直接作用式安全閥大得多的機械載荷,因而具有良好的密封性能。

同時,它的動作很少受背壓的影響。這種安全閥的缺點在于它的可靠性同主閥和導閥有關,動作不如直接作用式安全閥那樣迅速、可靠,而且結構較復雜。


帶動力輔助裝置的安全閥:

是借助于一個動力輔助裝置,在低于正常開啟壓力的情況下強制安全閥開啟。

這種安全閥適用于開啟壓力很接近于工作壓力的場合,或需定期開啟安全閥以進行檢查或吹除粘著、凍結的介質的場合。同時,也提供了一種在緊急情況下強制開啟安全閥的手段。

安全閥選型須知


1.安全閥各種參數的確定

①確定安全閥公稱壓力。 

根據閥門材料、工作溫度和大工作壓力選定公稱壓力。 

②確定安全閥的工作壓力等級。 

根據壓力容器的設計壓力和設計溫度選定工作壓力等級,安全閥的工作壓力與彈簧的工作壓力級有著不同的含義。

安全閥的工作壓力是指安全閥正常運行時閥前所承受的靜壓力,它與被保護系統或設備的工作壓力相同。

而彈簧的工作壓力級則是指某一根彈簧所允許使用的工作壓力范圍,在該壓力范圍內,安全閥的開啟壓力(即整定壓力)可以通過改變彈簧的預緊壓縮量進行調節。

同一公稱壓力的安全閥,根據彈簧設計要求,可以分為多種不同的工作壓力級。

選用安全閥時,應根據所需開啟壓力值確定閥門的工作壓力級。

③確定安全閥的排放壓力Pd

安全閥的排放壓力一般為整定壓力(開啟壓力)的1.1倍,蒸汽鍋爐安全閥的排放壓力為整定壓力的1.03倍。 

④確定安全閥的通徑

根據必需排放量來確定,安全閥的排放能力≥必需排放量。

被保護系統所必需的排放量是指系統發生異常超壓時為防止超壓所必須排除的量,它是由系統或設備的工作條件、容量以及可能引起超壓等因素決定的。

⑤材質的確定 

選用安全閥的材質應考慮介質的工作溫度、工作壓力,介質性能以及材料的工藝性,經濟性等多種因素。


2.安全閥特殊結構的確定

安全閥的分類、特點、選型及安裝要求(圖10)

①對于開啟壓力大于3MPa蒸汽用的安全閥或介質溫度超過320℃的氣體用的安全閥,應選用帶散熱器(翅片)的安全閥。

②對承受附加背壓力的安全閥,而且其背壓力變化量超過整定壓力10%時,應選用波紋管安全閥。

另外對使用有腐蝕性介質的安全閥,為防止彈簧及導向機構受介質腐蝕,也應選用波紋管安全閥。

③對于易燃、毒性為極度或高度危害介質必須采用封閉式安全閥,如需采用帶有提升機構的,則應采用封閉式帶板手安全閥。

④對空氣、60℃以上熱水或蒸汽等非危害介質,應采用帶板手安全閥。

⑤液化槽(罐)車,應采用內置式安全閥。 

  • 對于泄放量大的工況,應選用全啟式;

  • 對于工作壓力穩定、泄放量小的工況,宜選用微啟式;

  • 對于高壓、泄放量大的工況,宜選用非直接起動式,如脈沖式安全閥;

  • 對于容器長度超過6m的應設置兩個或兩個以上安全閥。

⑦工作壓力低的固定式容器,可采用靜重式(高壓鍋)或杠桿重錘式安全閥。移動式設備應采用彈簧式安全閥。 

⑧對于介質較稠且易堵塞的,宜選用安全閥與爆破片的串聯組合式的泄放裝置。


安全閥安裝位置及要求


1.安裝位置?

①豎直向上安裝。

②安裝位置,盡量靠近被保護的設備或管道。

③安裝在易于檢修和調節之處,周圍有足夠空間。

④壓力容器的安全閥,安裝在容器本體液面以上氣相空間,也可以安裝在連接點位于壓力容器氣相空間的管道上。

⑤對于盛裝易燃、毒性、黏性介質的容器、設備,可在安全閥前裝截止閥,但截止閥的流通面積,不得小于安全閥的小流通面積,并加裝鉛封,保證截止閥處于全開、常開狀態。

⑥安全閥要與截止閥反向安裝,減少閥門自重力影響,避免出現應力疲勞和排放振動疲勞。

⑦對于可能被物料堵塞或腐蝕的安全閥,在其入口前設爆破片,并在安全閥與爆破片之間,加裝檢查閥,在其入口管道上采取反吹掃、伴熱或保溫等防堵措施。

⑧在管道上安裝的安全閥,應設置在流體壓力比較穩定且距波動源有一定距離的地方,不能安裝在水平管道的死角處。

⑨對于液體介質的管道、換熱器或壓力容器等,當閥門關閉可能會出現熱膨脹,造成壓力憋高的問題時,設置的安全閥可水平安裝,直接向下排出液體。

⑩對空緊急排放,管口要平整、不尖銳,沒有毛刺,以防產生靜電放電。

?安全閥安裝點,不能使安全閥承受過大的背壓值,應在規定允許范圍內。

?安全閥的閥體,要支撐平穩。

?介質為極度和高度危害或易燃易爆介質的容器,安全閥的排出口應引至安全地點,并進行妥善處理。

兩個以上的安全閥若共用一根排放管時,排放管的截面積應不小于所有安全閥出口截面積的總和,但氧氣或可燃氣體以及其他能相互產生化學反應的兩種氣體不能共用一根排放管。

安全閥的分類、特點、選型及安裝要求(圖11)

2.安裝要求?

①對于腐蝕性介質,安全閥要與爆破片組合安裝。

②對于高毒性介質,要選用密封性良好的安全閥類型。

③對于高溫介質安全閥,高溫對彈簧影響較大,應避免選用彈簧式安全閥。

④對于重要安全閥,或者易受火災影響的安全閥,要設置噴淋保護。

⑤對于球罐用安全閥,要安裝雙安全閥,且其中任何一個安全閥的泄壓能力,都能滿足球罐安全泄壓要求。

⑥安全閥要設置靜電跨線。

⑦為了防止安全閥反復啟閉,產生顫振,損壞閥門,要減少安全閥入口管道的壓力降,即加大入口管徑、縮短入口管段。

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