第九章 安全阀检测技术

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1、第九章 安全阀检测技术按照安全阀安全技术监察规程定义，安全阀是一种自动阀门，它不借助任何外力而 利用介质本身的力来排出一额定数量的流体，以防止压力超过额定的安全值,当压力恢复正 常后，阀门再行关闭并阻止介质继续流出。因此安全阀是锅炉、压力容器和其他受压设备的 重要保护装置，用来防止受压设备中的压力超过设计允许值，从而保护设备及其运行人员的 安全。为保证安全阀的性能可靠，需要定期对安全阀的性能进行校验。第一节 安全阀的基础知识安全阀按照不同的分类方法分成了多种类型，本节对安全阀常见的分类方法、型号编制 方法和工作原理进行介绍。1.安全阀的分类1.1 按作用原理分类1.1.1 直接作用式安全阀也称

2、直接载荷式安全阀(Direct-loaded safety valve),是在工作介质的直接作用下开启的, 即依靠工作介质压力产生的作用力来克服弹簧或重锤等加于阀瓣的机械载荷，使阀门开启的 安全阀。带补充载荷的安全阀是一种特殊的直接作用式安全阀,这种安全阀除依靠弹簧加载外 在其进口压力达到整定压力之前还始终保有一个由外部能源(气力的、电磁力的等等)提供、 用来增强密封的补充载荷,该补充载荷在介质压力达到整定压力时应能可靠释放,否则影响 安全阀的开启。1.1.2 非直接作用式安全阀这种安全阀不是或不完全是在工作介质的直接作用下开启的,它们又可区分为先导式安 全阀(Pilot operated s

3、afety valve)和带动力辅助装置的安全阀(Assisted safety valve)。 先导式安全阀先导式安全阀由主阀和导阀组成,主要依靠从导阀排出的介质来驱动或控制的安全阀 导阀随设备介质压力的变化而动作,主阀则由导阀的驱动或控制而动作。通常导阀本身是一 个直接作用式安全阀,但有时也采用其他形式的阀门例如电磁安全阀作为导阀,或者把它与 直接作用式导阀并用,即对同一主阀设置多重导阀控制。(2)带动力辅助装置的安全阀这种安全阀借助一个动力辅助装置,可以在低于正常开启压力的情况下强制使阀门开 启。如果辅助装置失灵,阀门仍能如直接作用式安全阀一样动作。1.2 按动作特性分类1.2.1比例作

4、用式安全阀即泄放阀（Relief valve）安全阀开启压力随压力升高而逐渐变化，即具有开启高度同压力升高值大体成比例的特 点。1.2.2 两段作用式安全阀。也称突跳动作式安全阀，开启过程分为两个阶段，起初阀辨随压力升高而比例开启，在 压力升高一个不大的数值后，阀辨即在压力几乎不再升高的情况下急速开启到规定高度的安 全阀。1.3 按开启高度分类1.3.1 微启式安全阀开启高度在 1/401/20 流道直径范围内的安全阀。我国生产的微启式安全阀主要有开启 高度大于等于1/40 流道直径和开启高度大于等于1/20流道直径的两种。微启式安全阀的动 作特性是比例作用式的。1.3.2 全启式安全阀其开启

5、高度大于等于1/4 流道直径。此时，帘面积大于流道面积。这种安全阀的动作特 性属于两段作用式。1.3.3 中启式安全阀开启高度介于微启式与全启式之间。其动作特性通常相当于安全泄放阀。1.4 按使用介质分类1.4.1蒸汽用安全阀（通常以A48Y型为代表）1.4.2空气及其它气体用安全阀（通常以A42Y型为代表）1.4.3 液体用安全阀（通常以 A41H 型为代表）1.5 按公称压力分类1.5.1 低压安全阀公称压力PNW1.6Mpa的安全阀。1.5.2 中压安全阀公称压力PN2.56.3Mpa的安全阀。1.5.3 高压安全阀公称压力PN10.080.0Mpa的安全阀。1.5.4 超高压安全阀公称

6、压力PN100Mpa的安全阀1.6 按适用温度分类1.6.1 超低温安全阀适用温度t： tW-100 C的安全阀。1.6.2 低温安全阀适用温度t： -100 CVtW-40 C的安全阀。1.6.3 常温安全阀适用温度t： -40 CVtW120 C的安全阀。1.6.4 中温安全阀适用温度t： 120 CVtW450 C的安全阀。1.6.5 高温安全阀适用温度t： t450 C的安全阀。1.7 按连接方式分类1.7.1 法兰连接安全阀 安全阀进口和管道连接采用法兰形式，出口形式灵活。1.7.2 螺纹连接安全阀 安全阀进口和管道连接采用螺纹形式, 出口形式灵活。1.7.3 焊接连接安全阀 安全阀

7、进口和管道连接采用焊接形式，出口形式灵活1.8 按结构形式分类1.8.1 杠杆重锤式安全阀。1.8.2 弹簧式安全阀1.8.3 脉冲式安全阀1.9 按出口侧是否密封分类1.9.1 封闭式安全阀 这类安全阀的出口侧是对大气密封的。1.9.2 开放式安全阀 这类安全阀的出口侧是对大气开放的。1.10 按有无背压平衡机构分类1.10.1 背压平衡式安全阀利用波纹管、活塞或膜片等平衡背压作用的组件，使阀门开高前背压对阀辨上下两侧 的作用相互平衡的安全阀。1.10.2 常规式安全阀。不带背压平衡组件的安全阀。2 安全阀型号编制方法国产安全阀的型号编制方法是按照JB/T3082004阀门型号编制方法执行的

8、。它由7 个单元组成，其含意如下图所示。 I 阀体材料代号（详见表 1.2.5）公称压力阀座密封面或衬里材料代号 （详见表1.2.4）结构形式代号 详见表1.2.3）连接形式代号（详见表1.2.2）传动方式代号 （因安全阀是一种自动阀，省略此项）类型代号 （用汉语拼音字母A表示安全阀）（详见表1.2.1）示例：A42Y16CDN50是表示：公称尺寸为50、弹簧封闭全启式、法兰连接、密封面 材料硬质合金、公称压力1.6Mpa、阀体材料为碳素钢的安全阀。注：低温（低于-40）,保温（带加热套）和波纹管的安全阀，在类型代号“A”前分 别加“D”、“B”和“W”汉语拼音字母表示。由于新技术的发展需要，

9、近年来开发了一些新的特殊用途的安全阀，这些安全阀根据JB308 的型号编制方法不能满足要求，导致各制造厂制定了自己的补充编制型号方法。如： 吴江市东吴机械有限责任公司制造的切换式安全阀就用WFQH16等表示，其含义为：WF表示 吴江阀门、QH表示切换、16表示公称压力为1.6Mpa。国外的安全阀制造厂大都也有各自的型号编制方法，要想详细了解进口安全阀的含义 须查看各国制造商的型号编制说明。表9.11阀门的类型代号类型代号类型代号闸阀Z旋塞阀X截止阀J止回阀和底座H节流阀L安全阀A球阀Q减压阀Y蝶阀D疏水阀S隔膜阀G表9.1.2 连三接形式代号连接形式代号连接形式代号内螺纹1对夹7外螺纹2卡箍8

10、法兰4卡套9焊接6表9.1.3安全阀结构形式代号安全阀结构形式代号弹簧封闭带散热片全启式0微启式1全启式2带扳手全启式4不封闭双弹簧微启式3微启式7全启式8微启式5带控制机构全启式6脉冲式9杠杆式单杠杆2双杠杆4表9.14阀座密封或衬里材料代号阀座密封面或衬里材料代号阀座密封面或衬里材料代号铜合金T渗氮钢D橡胶X硬质合金Y尼龙塑料N衬胶J氟塑料F衬铅Q锡基轴承合B搪瓷C金（巴氏合金）渗硼钢p合金钢H表9.1.5阀体材料代号阀体材料代号阀体材料代号灰铸铁ZlCr5Mo、ZGlCr5MoI可锻铸铁KlCrl8Ni9Ti、ZG1Cr18Ni9TiP球墨铸铁Q1Cr18Ni12Mo2Ti、ZG1Cr1

11、8Ni12Mo2TiR铜及铜合金T12CrMoV碳钢CZG12CrMoVV3 安全阀工作原理分别以弹簧直接载荷式安全阀和先导式安全阀为例介绍安全阀的工作原理。3.1 弹簧直接载荷式安全阀工作原理图 9-1 是弹簧直接载荷式安全阀的示意图。当被保护设备中（即安全阀进口处）介质处 于正常工作压力时，弹簧载荷大于介质静压力对阀瓣的作用力，使阀门处于关闭状态。上述 两个作用力的差值产生使阀瓣和阀座（统称为关闭件）密封面间相互压紧的力（即密封力）。 只要这个密封力足够大（相对于由密封面及介质状况决定的必需密封力而言），就能阻止介 质泄出，使阀门达到必要的密封性。如果介质压力升高，超过正常工作压力时，密封

12、力就随 之减小。小到一定程度时，介质开始泄出（称为“前泄”）。随着介质压力进一步升高，当介 质对阀瓣的作用力同弹簧力达到平衡时，阀瓣开始脱离阀座而升起，称为“开启”。压力继 续升高时，阀瓣达到设计的开启高度，作全量排放。只要阀门的排量足够大，设备中的压力 就会降低。压力降低到一定程度时，阀门由于弹簧力的作用而重新关闭。Fl图 9-1 弹簧直接载荷式安全阀示意图3.2 先导式安全阀工作原理图 9-2 是先导式安全阀的工作原理示意图。当被保护系统处于正常运行状况时，导阀阀 瓣处于关闭状态。系统压力从主阀进口通过导管和导阀传入主阀阀瓣（活塞）上方气室。由 于活塞面积大于阀瓣密封面面积，系统压力对阀瓣

13、产生一个向下的合力，使主阀处于关闭、 密封状态。当系统压力升高达到整定压力时，导阀开启，同时滑阀向上移动封闭导阀的进气 通道。主阀阀瓣上方气室的介质经由打开的导阀排出，使主阀阀瓣上方压力降低。主阀阀瓣 在进口压力的推动下打开而使系统卸压。当系统压力降低到一定值时，导阀回座并带动顶杆 顶开滑阀。系统压力再次通过导阀传入主阀阀瓣上方气室，并推动主阀阀瓣关闭。整定压力调节-启闭压差调节阀瓣密封面导阀密封面顶杆滑阀导阀导阀排出口气室活塞密封圈r主阀1 / /主阀阀瓣 _阀门关闭状态阀门开启状态图 9-2 先导式安全阀动作原理4.安全阀的基本要求由于安全阀是锅炉、压力容器、受压设备及连接管路的超压保护装

14、置，世界主要工业国 家都制定了许多与本国水平相适应的法规标准来规范安全阀的设计、制造和使用，综合各国 的这些规范来看，安全阀应满足以下几个方面的要求。a. 准确地开启。这是对安全阀的最基本要求，当工作介质超过正常的操作压力渐渐达到开启压力时，安 全阀的关闭件应能准确地在设定的整定压力打开泄压。b. 适时地全开。安全阀从开启到全开，是一个压力积聚的过程。任何场合所安装的安全阀都要求它能迅 速到达全开状态，及时地全排放，从而能安全有效地将超压介质可靠地排出，达到安全阀规 定的排放量要求，起到保护受压设备的安全运行目的。C.稳定地排放要求安全阀的关闭件到达全开时，能保持在开启高度的位置上，稳定地全量排放，不得 出现颤振，更不能出现频跳等情况，因为这两种情况的出现，都会使安全阀的排放量达不到 额定的排量，这对液体介质的安全阀来说是特别危险的。因为对于不可压缩的液体，压力的 升高可能达到大大超过系统强度条件所允许的数值，从而可能导致管道破裂，泵损坏及其它 危险情况。频跳会造成安全阀密封面的严重损坏，使安全阀无法正常地工作，如何避免这种 情况的出现，和现场调试人员的调试经验有很大的关系，尤其是现场的