安全阀的分类、选型及安装

 

安全阀是锅炉、压力容器和其他受压力设备的安全附件，能够有效预防由生产装置超压引起的爆炸事故。因此，安全阀在化工装置中非常重要。要想透彻了解安全阀，就得从它的分类、特点、选型及安装要求开始。

一、安全阀分类及特点

1.按整体结构及加载机构的不同

安全阀按其整体结构及加载机构的不同可以分为重锤杠杆式、弹簧式和脉冲式三种。三种形式的安全阀中，用得比较普遍的是弹簧式安全阀。

 

①重锤杠杆式安全阀

重锤杠杆式安全阀是利用重锤和杠杆来平衡作用在阀瓣上的力。

根据杠杆原理，它可以使用质量较小的重锤通过杠杆的增大作用获得较大的作用力，并通过移动重锤的位置(或变换重锤的质量)来调整安全阀的开启压力。 

 

优点：

重锤杠杆式安全阀结构简单，调整容易而又比较准确，所加的载荷不会因阀瓣的升高而有较大的增加，适用于温度较高的场合，过去用得比较普遍，特别是用在锅炉和温度较高的压力容器上。 

缺点：

但重锤杠杆式安全阀结构比较笨重，加载机构容易振动，并常因振动而产生泄漏；其回座压力较低，开启后不易关闭及保持严密。

 

②弹簧式安全阀

弹簧式安全阀是利用压缩弹簧的力来平衡作用在阀瓣上的力。

螺旋圈形弹簧的压缩量可以通过转动它上面的调整螺母来调节，利用这种结构就可以根据需要校正安全阀的开启(整定)压力。

优点：

弹簧式安全阀结构轻便紧凑，灵敏度也比较高，安装位置不受限制，而且因为对振动的敏感性小，所以可用于移动式的压力容器上。

缺点：

所加的载荷会随着阀的开启而发生变化，即随着阀瓣的升高，弹簧的压缩量增大，作用在阀瓣上的力也跟着增加。这对安全阀的迅速开启是不利的。

另外，阀上的弹簧会由于长期受高温的影响而使弹力减小。用于温度较高的容器上时，常常要考虑弹簧的隔热或散热问题，从而使结构变得复杂起来。   

 

③脉冲式安全阀 

脉冲式安全阀由主阀和辅阀构成，通过辅阀的脉冲作用带动主阀动作、其结构复杂，通常只适用于安全泄放量很大的锅炉和压力容器。

 

2.按介质排放方式的不同

按照介质排放方式的不同，安全阀又可以分为全封闭式、半封闭式和开放式等三种。

①全封闭安全阀 

全封闭式安全阀排气时，气体全部通过排气管排放，介质不能间外泄漏，主要用于介质为有毒、易燃气体的容器。 

②半封闭安全阀 

半封闭式安全阀所排出的气体一部分通过排气管，也有一部分从阀盖与阀杆间的间隙中漏出，多用于介质为不会污染环境的气体的容器。

③开放式安全阀 

开放式安全阀的阀盖是敞开的，使弹簧腔室与大气相通，这样有利于降低弹簧的温度，主要适用于介质为蒸汽，以及对大气不产生污染的高温气体的容器。

 

3.按阀瓣开启的最大高度和流道之比

按照阀瓣开启的最大高度与安全阀流道直径之比来划分，安全阀主要分为微启式安全阀和全启式安全阀两种。 

①微启式安全阀 

微启式安全阀的开启高度小于流道直径的1/4，通常为流道直径的1/40一1/20。

微启式安全阀的动作过程是比例作用式的，主要用于液体场合，有时也用于排放量很小的气体场合。

②全启式安全阀     

全启式安全阀的开启高度大于或等于流道直径的1/4。全启式安全阀的排放面积是阀座喉部最小截面积。

其动作过程是属于两段作用式，必须借助于一个升力机构才能达到全开启，全启式安全阀主要用于气体介质的场合。 

 

4.按作用原理

按作用原理分类，可以分为直接作用式安全阀和非直接作用式安全阀。   

①直接作用式安全阀  

直接作用式安全阀是在工作介质的直接作用下开启的，即依靠工作介质压力的作用克服加载机构加于阀瓣的机械载荷，使阀门开启。

这种安全阀具有结构简单，动作迅速，可靠性好等优点。但因为依靠结构加载，其载荷大小受到限制，不能用于高压、大口径的场合。  

②非直接作用式安全阀 

这类安全阀可以分为先导式安全阀、带动力辅助装置的安全阀。 

先导式安全阀：

是依靠从导阀排出的介质来驱动或控制的，而导阀本身是一个直接作用式安全阀，有时也采用其他形式的阀门。

先导式安全阀适用于高压、大口径的场合。先导式安全阀的主阀还可以设计成依靠工作介质来密封的形式，或者可以对阀瓣施加比直接作用式安全阀大得多的机械载荷，因而具有良好的密封性能。

同时，它的动作很少受背压的影响。这种安全阀的缺点在于它的可靠性同主阀和导阀有关，动作不如直接作用式安全阀那样迅速、可靠，而且结构较复杂。

带动力辅助装置的安全阀：

是借助于一个动力辅助装置，在低于正常开启压力的情况下强制安全阀开启。

这种安全阀适用于开启压力很接近于工作压力的场合，或需定期开启安全阀以进行检查或吹除粘着、冻结的介质的场合。同时，也提供了一种在紧急情况下强制开启安全阀的手段。

 

二、安全阀选型须知

1.安全阀各种参数的确定

①确定安全阀公称压力。 

根据阀门材料、工作温度和最大工作压力选定公称压力。 

②确定安全阀的工作压力等级。 

根据压力容器的设计压力和设计温度选定工作压力等级，安全阀的工作压力与弹簧的工作压力级有着不同的含义。

安全阀的工作压力是指安全阀正常运行时阀前所承受的静压力，它与被保护系统或设备的工作压力相同。

而弹簧的工作压力级则是指某一根弹簧所允许使用的工作压力范围，在该压力范围内，安全阀的开启压力（即整定压力）可以通过改变弹簧的预紧压缩量进行调节。

同一公称压力的安全阀，根据弹簧设计要求，可以分为多种不同的工作压力级。

选用安全阀时，应根据所需开启压力值确定阀门的工作压力级。

③确定安全阀的排放压力Pd

安全阀的排放压力一般为整定压力（开启压力）的1.1倍，蒸汽锅炉安全阀的排放压力为整定压力的1.03倍。 

④确定安全阀的通径

根据必需排放量来确定，安全阀的排放能力≥必需排放量。

被保护系统所必需的排放量是指系统发生异常超压时为防止超压所必须排除的量，它是由系统或设备的工作条件、容量以及可能引起超压等因素决定的。

⑤材质的确定 

选用安全阀的材质应考虑介质的工作温度、工作压力，介质性能以及材料的工艺性，经济性等多种因素。

 

2.安全阀特殊结构的确定

①对于开启压力大于3MPa蒸汽用的安全阀或介质温度超过320℃的气体用的安全阀，应选用带散热器(翅片)的安全阀。

 

②对承受附加背压力的安全阀，而且其背压力变化量超过整定压力10％时，应选用波纹管安全阀。

 

另外对使用有腐蚀性介质的安全阀，为防止弹簧及导向机构受介质腐蚀，也应选用波纹管安全阀。

 

③对于易燃、毒性为极度或高度危害介质必须采用封闭式安全阀，如需采用带有提升机构的，则应采用封闭式带板手安全阀。

 

④对空气、60℃以上热水或蒸汽等非危害介质，应采用带板手安全阀。

 

⑤液化槽(罐)车，应采用内置式安全阀。 

⑥

§  对于泄放量大的工况，应选用全启式；

§  对于工作压力稳定、泄放量小的工况，宜选用微启式；

§  对于高压、泄放量大的工况，宜选用非直接起动式，如脉冲式安全阀；

§  对于容器长度超过6m的应设置两个或两个以上安全阀。

 

⑦工作压力低的固定式容器，可采用静重式（高压锅）或杠杆重锤式安全阀。移动式设备应采用弹簧式安全阀。 

⑧对于介质较稠且易堵塞的，宜选用安全阀与爆破片的串联组合式的泄放装置。

三.

三、安全阀安装位置及要求

   1.安装位置？

①垂直向上安装。

②安装位置，尽量靠近被保护的设备或管道。

③安装在易于检修和调节之处，周围有足够空间。

④压力容器的安全阀，安装在容器本体液面以上气相空间，也可以安装在连接点位于压力容器气相空间的管道上。

⑤对于盛装易燃、毒性、黏性介质的容器、设备，可在安全阀前装截止阀，但截止阀的流通面积，不得小于安全阀的最小流通面积，并加装铅封，保证截止阀处于全开、常开状态。

⑥安全阀要与截止阀反向安装，减少阀门自重力影响，避免出现应力疲劳和排放振动疲劳。

⑦对于可能被物料堵塞或腐蚀的安全阀，在其入口前设爆破片，并在安全阀与爆破片之间，加装检查阀，在其入口管道上采取反吹扫、伴热或保温等防堵措施。

⑧在管道上安装的安全阀，应设置在流体压力比较稳定且距波动源有一定距离的地方，不能安装在水平管道的死角处。

⑨对于液体介质的管道、换热器或压力容器等，当阀门关闭可能会出现热膨胀，造成压力憋高的问题时，设置的安全阀可水平安装，直接向下排出液体。

⑩对空紧急排放，管口要平整、不尖锐，没有毛刺，以防产生静电放电。

⑪安全阀安装点，不能使安全阀承受过大的背压值，应在规定允许范围内。

⑫安全阀的阀体，要支撑平稳。

⑬介质为极度和高度危害或易燃易爆介质的容器，安全阀的排出口应引至安全地点，并进行妥善处理。

两个以上的安全阀若共用一根排放管时，排放管的截面积应不小于所有安全阀出口截面积的总和，但氧气或可燃气体以及其他能相互产生化学反应的两种气体不能共用一根排放管。

 

2.安装要求？

①对于腐蚀性介质，安全阀要与爆破片组合安装。

②对于高毒性介质，要选用密封性良好的安全阀类型。

③对于高温介质安全阀，高温对弹簧影响较大，应避免选用弹簧式安全阀。

④对于重要安全阀，或者易受火灾影响的安全阀，要设置喷淋保护。

⑤对于球罐用安全阀，要安装双安全阀，且其中任何一个安全阀的泄压能力，都能满足球罐安全泄压要求。

⑥安全阀要设置静电跨线。

⑦为了防止安全阀反复启闭，产生颤振，损坏阀门，要减少安全阀入口管道的压力降，即加大入口管径、缩短入口管段。