安全閥的基本要求

2020-04-26 真空技術(shù)網(wǎng)整理 閥門手冊

  安全閥作為鍋爐、壓力容器、壓力管道的超壓保護(hù)裝置,對它的要求也是比較全面的,同時安全閥的功能是通過下列動作過程來實現(xiàn)的:當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到最高允許壓力時,安全閥能準(zhǔn)確地開啟,并隨著系統(tǒng)壓力的升高能穩(wěn)定地排放,并在額定的排放壓力下能排放出額定數(shù)量的工作介質(zhì),當(dāng)系統(tǒng)壓力降至一定值時安全閥應(yīng)及時關(guān)閉,并在關(guān)閉狀態(tài)下,保持必需的密封性。世界主要工業(yè)國家對安全閥都制定了許多適應(yīng)本國水平的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)來規(guī)范安全閥的設(shè)計、制造和使用,綜合各國的這些規(guī)范來看,都要求安全閥滿足以下幾個方面的條件。

一、準(zhǔn)確開啟

  安全閥準(zhǔn)確開啟是安全閥的最基本要求。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力達(dá)到最高允許壓力時,即安全閥進(jìn)口壓力達(dá)到預(yù)先規(guī)定的整定壓力值時,安全閥應(yīng)準(zhǔn)確地開啟泄壓。

  安全閥整定壓力(開啟壓力)的偏差,在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中有明確規(guī)定。安全閥進(jìn)行整定壓力調(diào)試時,其偏差應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

二、適時全開

  安全閥適時全開是防止系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值,達(dá)到超壓保護(hù)的目的。隨著安全閥進(jìn)口壓力的升高,安全閥的開啟高度也是增加的,當(dāng)安全閥進(jìn)口壓力繼續(xù)升高到超過整定壓力一個規(guī)定的數(shù)值時,安全閥應(yīng)達(dá)到設(shè)計的開啟高度,排放壓力應(yīng)小于或等于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值。從開啟到全開,是一個壓力積聚的過程,任何場合所安裝的安全閥都要求它安全有效地將超壓介質(zhì)可靠地排出,起到保護(hù)受壓設(shè)備的安全運(yùn)行目的。

三、穩(wěn)定排放

  安全閥穩(wěn)定排放是安全閥穩(wěn)定地保持在排放狀態(tài),并有良好的機(jī)械特性(無頻跳、顫振、卡阻等現(xiàn)象)。安全閥隨著進(jìn)口壓力的升高而開啟并達(dá)到預(yù)定的開啟高度后,安全閥應(yīng)穩(wěn)定地保持在排放狀態(tài),并能夠排放出額定的排量。

  安全閥應(yīng)有合理的結(jié)構(gòu)形式及良好的機(jī)械特性(沒有頻跳、顫振、卡阻等現(xiàn)象)以保持穩(wěn)定排放,安全閥的結(jié)構(gòu)及其流道尺寸應(yīng)滿足計算所需的參數(shù)要求。如果流道截面積過小,安全閥開啟后,不能及時將超壓部分的介質(zhì)排放,系統(tǒng)壓力繼續(xù)上升,是十分危險的,相反,流道截面積過分大于計算所需值,安全閥開啟后,壓力將急劇下降到回座壓力以下,閥門將隨著閥瓣對閥座的劇烈撞擊而關(guān)閉。但是由于系統(tǒng)壓力升高的因素并未消除,閥瓣再次開啟,形成頻跳,結(jié)果會造成閥座與閥瓣密封面的損壞。當(dāng)安全閥用于不可壓縮的液體時,還會引起系統(tǒng)中的水錘現(xiàn)象。同時安全閥的顫振或頻跳也大大地降低了安全閥的排放能力,可能造成系統(tǒng)壓力超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值而導(dǎo)致受壓設(shè)備的危險。

  安全閥在規(guī)定的壓力下可靠地達(dá)到預(yù)定的開啟高度,并達(dá)到規(guī)定的排放能力,這一要求是重要的。對同樣參數(shù)的介質(zhì),同樣口徑的安全閥,結(jié)構(gòu)形式等不同,排放能力會有很大差別。

四、及時關(guān)閉

  安全閥及時關(guān)閉用于防止系統(tǒng)壓力降低太多,減少介質(zhì)的過多損失。當(dāng)安全閥排放一定時間后,介質(zhì)壓力下降至一定值,閥瓣下落與閥座密封面接觸,重新達(dá)到關(guān)閉狀態(tài)。安全閥能及時有效地回座關(guān)閉,是性能良好的一個重要標(biāo)志。安全閥發(fā)生動作,不一定要求設(shè)備或系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)和進(jìn)行維修,有時,安全閥發(fā)生動作是由于系統(tǒng)中的誤操作等偶然因素所引起的,在這種情況下,不希望安全閥回座壓力低于工作壓力太多;刈鶋毫^低意味著能量和介質(zhì)的過多損失,并給設(shè)備與系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行帶來困難。相反,回座壓力也不宜過高,當(dāng)回座壓力高到接近整定壓力時,容易導(dǎo)致安全閥重新開啟,造成安全閥頻跳或顫振,不利于關(guān)閉后重新建立密封。

  安全閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)當(dāng)保證能快速有效地關(guān)閉,迅速有力的回座比逐漸、緩慢的回座更有利于密封的建立。

  安全閥的回座性能是以整定壓力值來相對衡量的,一般以啟閉壓差來確定,用于不同介質(zhì)的安全閥,其啟閉壓差值是有所區(qū)別的。

五、可靠密封

  安全閥可靠密封用于防止泄漏損失介質(zhì)、污染環(huán)境、危及安全、加速損壞密封面。當(dāng)鍋爐、壓力容器和壓力管道處于正常運(yùn)行壓力時,關(guān)閉狀態(tài)的安全閥應(yīng)具有良好、可靠的密封性能。因為安全閥產(chǎn)生泄漏,損耗了工作介質(zhì)(有時是很貴重或很危險的介質(zhì)),增加了能量消耗,并使周圍環(huán)境和大氣受到工作介質(zhì)的污染,過多的泄漏甚至?xí)绊懙皆O(shè)備或系統(tǒng)的正常工作,甚至迫使裝置停止運(yùn)行,持續(xù)的泄漏還會使安全閥密封面遭受侵蝕,從而導(dǎo)致安全閥完全失效。

  安全閥開啟動作以后重新建立密封,比維持原有密封狀態(tài)更加困難,因為安全閥在關(guān)閉過程中,工作介質(zhì)壓力作用在閥瓣的較大的面積上,而在開啟以前,只作用在受密封面限制的較小的面積上,所以,安全閥容易在動作之后會降低以致失去密封性。

  安全閥保持密封性要比一般截止用的閥門困難得多,由于密封作用力較小,因此在結(jié)構(gòu)上不僅要考慮安全閥的密封比壓,也要考慮安全閥的泄漏通道。

  對安全閥密封性的要求依其使用場合不同而有所區(qū)別,而使用場合的不同也決定著安全閥密封結(jié)構(gòu)要求的不同。一般來說,對于金屬-金屬密封面的安全閥,要達(dá)到無泄漏是很難實現(xiàn)的,對于金屬-非金屬的軟密封結(jié)構(gòu)的安全閥,其密封性能會好得多。

  在上述安全閥的性能基本要求中,準(zhǔn)確開啟及適時、穩(wěn)定排放是首要的要求,因為安全閥防超壓的功能正是通過其排放過程來實現(xiàn)的。回座和密封要求雖然也很重要,但相比之下還是第二位的。

  另外,除安全閥的性能基本要求外,不同的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范對安全閥結(jié)構(gòu)、選型等方面也有些基本要求。

  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℃的空氣或其他氣體用安全閥,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,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,且要防止閥蓋和閥帽墊片處的泄漏。

  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)整好的整定壓力,必須設(shè)有防松裝置并加鉛印。

  5、閥座應(yīng)固定在閥體上,不得松動,全啟式和中啟式安全閥應(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,仍應(yīng)能達(dá)到額定排量,當(dāng)彈簧破損時,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)。對于平衡式安全閥的閥蓋上應(yīng)當(dāng)設(shè)置一個泄出孔,以保證閥蓋內(nèi)腔與大氣相通,對于可燃的或者腐蝕性介質(zhì),該泄出孔用管子連接到安全場地。

  8、重錘式安全閥應(yīng)當(dāng)有防止重錘自行移動的裝置。

  9、帶動力輔助裝置安全閥必須有可靠的動力源和電源接口。

  10、為了確保安全閥動作可靠和密封性,安全閥應(yīng)當(dāng)設(shè)有運(yùn)動零件的導(dǎo)向機(jī)構(gòu),導(dǎo)向機(jī)構(gòu)要考慮熱脹冷縮等溫度因素。

  11、安全閥閥體設(shè)計應(yīng)當(dāng)力求減少介質(zhì)沉積污垢的影響,蒸汽和液體使用的安全閥需在低于閥座密封面的集液最低部位設(shè)置排泄孔。

  12、在附加背壓高于先導(dǎo)式安全閥進(jìn)口壓力時,應(yīng)采取措施保證主閥不能開啟。

  13、當(dāng)主閥具有限開高裝置時,限開高裝置只限制主閥的開高,而不應(yīng)影響主閥的動作。如果限開高裝置設(shè)計成可調(diào)節(jié)的,應(yīng)進(jìn)行機(jī)械固定和鉛封。主閥的開啟高度不能限制到小于1mm。

  14、用于有毒或可燃性流體的先導(dǎo)式安全閥,導(dǎo)閥的出口應(yīng)排放到一個安全的地方。