安全阀讲座压制

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1、 安全阀是用在压力容器以及受压设备管道上作为超 压保护装置的一种自动阀门。当系统压力升高超过规 定值时，阀门自动开启，继而全量排放，把过剩的介 质排到低压系统或大气中去。当介质压力降低到规定 值时，阀门又能自动关闭，阻止介质的继续流出，从 而保护了系统或设备的安全运行。安全阀广泛用于化工厂及炼油厂的反应设备与 压力容器，冶金矿山采掘工业设备，电站锅炉，核反 应堆装置，船舶输油管系统以及其他一些特殊场合。1.1、安全阀的概念及用途1.2、安全阀常用术语（1）、整定压力(或者开启压力)Ps安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的进口压力。在 该压力下，开始有可测量的开启高度，介质呈可由视觉或 者听觉感知

2、的连续排出状态。（2）、整定压力偏差Ps安全阀多次开启，其整定压力的最大偏差值。（3）、冷态试验差压力Pcd安全阀在试验装置(台)上调整到开始开启时进口处的 静压力，该压力包含了对于背压力和温度的修正值。1.2、安全阀常用术语（4）、排放压力Pd 阀瓣达到规定开启高度时的进口压力。排放压力的上限需要服从有关标准或者规范的规定。（5）、 额定排放压力Pdr有关标准或者规范规定的排放压力上限值。（6）、 超过压力Po排放压力与整定压力之差，通常用整定压力的百分数 来表示。 1.2、安全阀常用术语（7）、回座压力Pr安全阀排放后阀瓣重新与阀座接触时，也即开启高度变为零 时的进口压力。（8）、启闭压差

3、Pbl整定压力与回座压力之差，通常用整定压力的百分数来表示 ，只有当压力很低时才用MPa表示。（9）、背压力Pb安全阀排放出口处压力。它是排放背压力和附加背压力的总和。(10)、排放背压力Pbd由于介质通过安全阀流入排放系统而在阀出口处形成的压力 。 1.2、安全阀常用术语(11)、附加背压力Pbs安全阀动作前在阀出口处存在的压力，是由其他压 力源在排放系统中引起的。(12)、密封试验压力Pt进行密封试验时的进口压力，在该压力下测量通过 阀瓣与阀座密封面间的泄漏率。(13)、开启高度h阀瓣离开关闭位置的实际升程。1.2、安全阀常用术语(14)、流道面积(喉部面积)A指安全阀进口端到阀瓣与阀座密

4、封面间流道的最小 截面积，用来计算无任何阻力影响时的理论排量。(15)、流道直径(喉径)d。对应于流道面积的直径。(16)、提升装置(板手)是手动开启安全阀的装置。它利用外力来降低使安 全阀保持关闭的弹簧载荷。 1.2、安全阀常用术语(17)、理论排量Wt是流道截面积与安全阀流道面积相等的理论喷管的计 算排量。(18)、排量系数Kd实际排量与理论排量的比值。(19)、额定排量系数Kdr排量系数与减低系数(取0.9)的乘积。1.2、安全阀常用术语(20)、额定排量Wr实际排量中允许作为安全阀使用基准的那一部份， 即按下列a、b或c计算的值。a 实际排量减低系数(取0.9)；b 理论排量排量系数减

5、低系数(取0.9)；c 理论排量额定排量系数。(21)、频跳安全阀阀瓣迅速异常地来回运动，在运动中阀瓣接 触阀座。1.2、安全阀常用术语(22)、颤振安全阀阀瓣迅速异常地来回运动，在运动中阀瓣不接 触阀座。(23)、卡阻安全阀阀瓣在开启或者关闭中产生的卡涩现象。(24)、公称通径DN用于标示通径的数字。通用于一个管道系统中的所有 部件，是一个用作参考的整数，通常仅与制造尺寸大致相 符。1.2、安全阀常用术语(22)、颤振安全阀阀瓣迅速异常地来回运动，在运动中阀瓣不接触阀座 。(23)、卡阻安全阀阀瓣在开启或者关闭中产生的卡涩现象。(24)、公称通径DN用于标示通径的数字。通用于一个管道系统中的

6、所有部件， 是一个用作参考的整数，通常仅与制造尺寸大致相符。(25)、公称压力(压力级)PN公称压力是一个用数字表示的与压力有关的标示代号，是一个用 作参考的整数。 1.3、 安全阀的作用原理以弹簧式安全阀为例，见右图： 当系统处于正常工作状态时，作 用在阀瓣上的弹簧力同介质作用力以 及阀瓣阀座之间密封力相平衡。系统 压力升高，密封力随之减小，当系统 压力升高至规定值时，密封力减少到 零，阀瓣随即开启。如系统压力继续 上升到一定值时，阀瓣全部开启排除 额定排量，此时系统中的介质压力逐 渐降低，当系统中压力降低到工作压 力或稍低于工作压力时，阀瓣重又关 闭，保持密封。1.4、安全阀的动作过程以应

7、用最广泛的弹簧式安全阀为例：（1）、密封过程安全阀在正常工作情况下是处于密封状态，此时阀瓣上所受 的弹簧力大于或等于介质静压力和阀瓣与阀座之间密封力之 和，也就是说弹簧力与介质静压力的差值大于或等于阀座与 阀瓣密封面之间的相互压紧力，从而保证了阀门的密封性。（2）、前泄过程在安全阀开启以前的泄露称为前泄。系统由于意外情况出现 超压，随着介质压力的升高，阀瓣密封面上的密封力和比压 力随之减小，当弹簧力与介质静压力的差值小于密封力时， 就破坏了原先的密封状态，开始泄露。1.4、安全阀的动作过程（3）、开启和排放过程随着介质压力的升高，阀瓣与阀座之间的密封力趋于零，此 时介质力大于弹簧作用力，阀瓣上

8、升介质连续排除，并有一 可测得开启高度，该过程称开启过程。当介质压力继续身高 ，达到设备容许超过的最高压力，阀瓣全开，在额定开启高 度排放额定排量。该过程称排放过程。（4）、回座过程安全阀开启后排除多余介质，使系统内介质压力降下来，当 弹簧作用力与介质力的差值大于密封力时，阀瓣关闭。介质 停止排除，此过程称回座过程，安全阀又恢复正常工作状态 。1.5、 安全阀的结构安全阀的基本结构形式有重锤式，弹簧式，和先导式 三大类（1）、重锤式安全阀一种直接用机械载荷 如重锤、杠杆加重锤或者 弹簧来克服由阀瓣下介质 压力所产生作用力的安全 阀。右边为其结构图：1.4、安全阀的动作过程重锤式安全阀是最初的也

9、是结构最简单的。施加载 荷力的重锤是直接作用在阀瓣上，当介质力与重锤力 平衡时，阀开始开启。当重锤力大于介质力时阀关闭 。这种阀结构简单，制造方便，成本低等优点。至今 仍广泛应用于低压而对动作特性要求不高的场合。最 简单的例子就是日常生活中大家见到的高压锅的安全 阀。1.4、安全阀的动作过程重锤式安全阀的缺点是对振 动较敏感，为此不适宜运动 系统。而且其载荷力不随开 启高度的变化而变化，回座 性差。随着介质工作压力和 阀门通径的提高，重锤的重 量将成倍增加。为此，重锤 的加载位置从阀瓣中心过渡 到在杠杆上加载的杠杆重锤 式安全阀，结构图如右图：1.4、安全阀的动作过程这类阀门同样具有结构简单，

10、制造方便，成本低等 优点，但由于其加载方式是通过杠杆作为力臂作用于 阀瓣上，因而载荷力沿阀瓣圆周方向上各点的受力不 均匀，尤其当重锤重量超过某一限度时，这种不对称 的受力情况越加严重，造成阀门变形，而影响密封性 能。因而杠杆式安全阀的载荷一般不超过750公斤力 ，重锤的重量一般不超过75公斤。现在，在高压、大 容量、振动场合已逐步被弹簧式安全阀所代替。 1.4、安全阀的动作过程（2）、弹簧式安全阀弹簧式安全阀是利用弹簧力加载于阀瓣，众所周知，弹 簧式一种载荷力能随压缩量变化而改变的弹性元件。 当阀门处于工作状态时，弹簧预紧力大于介质作用力 ，保证了阀门的密封。而当介质压力上升到一定程度 时又能

11、克服弹簧力把阀门迅速打开，而且弹簧载荷力 随阀瓣升程增大而增加。因而当介质力下降到某一限 度时，增加的载荷力又能促使阀瓣迅速关闭，这与安 全阀的基本要求正好吻合。所以弹簧式安全阀是应用 最广泛的。1.4、安全阀的动作过程弹簧式安全阀的结构形式繁 多，分类方式也各不相同，一 般而言大体可按二种基本方式 分类：、按作用方式分为直接 作用式安全阀和间接作 用式安全阀直接作用式安全阀的阀瓣是 在工作介质压力的直接作用下 动作，是一种“有限载荷式” 安全阀。结构图如右边： 1.4、安全阀的动作过程这种安全阀作用在阀瓣上使阀门保持关闭的力是一 个由弹簧压缩力产生的“有限的力”，随着介质压力的 升高使阀门关

12、闭的力减少，也就是使阀门倾向于开启。 因此该类安全阀最主要的优点是结构简单，紧凑，动作 迅速，可靠性好。但由于密封处的压力取决于阀的开启 压力与系统正常运行压力的差值，这是一个不大的值， 为此要达到良好的密封较为困难，特别在高温高压场合 ，为了保证密封性可通过选配适当的密封材料，采用特 殊的结构形式，进行精密的加工和装配来弥补。 1.4、安全阀的动作过程间接作用式弹簧安全阀，它 通常是由主阀和导阀组成， 也称先导式安全阀（又称脉 冲式安全阀）导阀本身是一 个弹簧安全阀。结构图如右 边： 1.4、安全阀的动作过程当系统超高时，先是导阀动作而主阀则是借助于导阀 所排出的介质在主阀活塞上胫所形成的介

13、质力作用 下而动作，为此主阀口径的大小不受弹簧加工的限 制。另外根据其工作特点可以设计成依靠介质自身 压力达到密封效果的“自密封型”，故其具有良好 的密封性，同时由于导阀口径小，变动背后对其动 作影响程度也相应改少。但由于它是由主阀和导阀 组成，因此结构复杂，加工成本高，安装尺寸大， 且可靠性差，另外动作还有延迟现象，因此比较适 合用于高压、大流量或有变动背压等场合。1.4、安全阀的动作过程、按阀瓣开启高度分微启式和全启式两种微启式弹簧安全阀，其阀瓣开启高度为阀座喉部直 径的1/401/20.微启式安全阀动作的主要特点是阀 瓣在开启和回座过程中无突开和突关动作，它的动 作特性是阀瓣开启高度随进

14、口介质压力的增加而增 大，属于比例作用式安全阀。其优点是被保护系统 的压力不会因为安全阀的开启和关闭动作而引起剧 烈的波动，因而微启式安全阀适用于液体介质系统 。结构图与动作曲线图如下：1.4、安全阀的动作过程1.4、安全阀的动作过程全启式安全 阀，其阀瓣 开启高度应 等于或大于 阀座喉部直 径的1/4。 其动作曲线 见下图所示 ，为突开作 用式即在压 力升高不多 的情况下阀 瓣突然急速 开启排放介 质。具有动 作敏捷，排 量大，回座 迅速等优点 ，广泛应用 于气体及蒸 汽介质的系 统和设备上 。1.4、安全阀的动作过程（3）、先导式安 全阀这是一种依靠从导 阀排除的介质 来驱动和控制 主阀的

15、安全阀 ，其导阀可以 是一个口径较 小的弹簧式安 全阀，也可以 是依靠外加能 源的电磁阀或 控制阀。结构 图如下： 1.4、安全阀的动作过程这种安全阀的优点是主阀压紧阀瓣的力随介 质压力的增加而增大，故关闭状态的密封性 号，而且当主阀阀瓣发生粘着，烧结或冻结 时对工作的影响比弹簧式安全阀要小。其缺 点是由于受主阀，导阀以及辅助控制系统的 影响可靠性差，为了提高可靠性需要采取双 重或多重控制管路，增加结构复杂性，从流 量角度考虑还要增加其设置的个数，为此耗 资大。因此先导式安全阀仅适用于大口径、 高压、启闭压差小、密封性要求高或变动背 压幅度大的场合。安全阀动作的可靠性直接关系到设备和人身安 全

16、,而安全阀能否正常工作,以及其性能的好坏, 不仅同它的设计,制造油罐,并且同选用安全阀 是否得当有着直接的关系。如果不是按照被保 护设备的工作条件正确的选用安全阀，安全阀 的性能就得不到正确发挥，甚至会丧失安全保 护作用。选用安全阀主要涉及两个方面的问题 ，一方面是被保护设备或系统的工作条件，例 如工作压力，允许超压限度，发生超压的可能 原因，防止过分超压必须的排放量（也称安全 泄放量），工作介质的状态，性质，工作温度 等；另一方面则是安全阀的类型，技术参数， 动作特性，排放能力，结构材料等。 总体来说我们对安全阀的基本要求是：一、足够的排量。在达到最高允许压力时，安全 阀应能可靠地开启到额定升高，并稳定无振荡 地排放规定的工作介质。二、足够的灵敏度。在系统压力达到开启压力时 ，安全阀应无阻碍地迅速开启。三、及时关阀。安全阀在压力稍低于工作压力时 应及时关闭。四、良好的密封性。在关闭状态，安全阀应在密 封试验压力下保证必须的密封性。 2.1、 如何选择安全阀类型安全阀的种类颇多，其分类方法不一而 足。下面列举几种主要的分类方法并说 明各类安全阀各自的特点。这些不