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1、安全阀培训教材第二章 安全阀的设计 自从法国工程师1707年发明第一台重锤式安全阀以来，现在安全阀结构已有了很大的发展，主要有弹簧直接载荷式、重锤式、静重式、电磁辅助加载或卸载式、导阀控制式等几大类。安全阀是一种自动阀门，不借助任何外力而是利用介质本身的压力，当压力超过预定值时，自动排出一定数量的介质，以防止系统内压力超过额定的安全值，当恢复正常压力后，阀门再自行关闭，阻止介质继续流出。所以，安全阀的设计是一个系统性问题，既要考虑安全阀本身的有关因素，又要考虑被保护系统的各种情况对最终的产品的影响。因此，在设计时需要对引起超压的各种因素进行综合分析、判断，只有这样才能确保安全阀设计的合理、安全
2、和可靠。系统对安全阀的基本要求是准确开启、适时全开、稳定排放、及时回座和可靠密封。安全阀的设计主要考虑结构、材料和性能等方面内容。结构设计包括阀体结构、密封结构、阀座结构、阀瓣结构、背压平衡结构、紧急提升机构；材料方面主要考虑介质的可燃性、易爆性、有毒性和腐蚀性以及低温、高温、高压对材料的影响；性能设计包括阀座（喷嘴）、阀瓣、导向套、调节圈、弹簧的优化组合，以及被保护系统的各种情况。第一节 设计依据和原则一、设计依据1设计标准安全阀相关标准是安全阀设计的基本依据。在表2-1中列出了国内和国外相关的安全阀标准。表2-1 安全阀的相关标准序号标 准 代 号标 准 名 称1GB/T12241-200
3、5安全阀 一般要求2GB/T12242-2005压力释放装置 性能试验规范3GB/T12243-2005弹簧直接载荷式安全阀4JB/T9624-1999电站安全阀 技术条件5JB/T6441-1992压缩机用安全阀6ISO4216-1：1991安全阀 第一部分 一般要求7ISO4216-2：1991安全阀 第二部分 可控制的压力泄放系统8ASME锅炉及压力容器规范动力锅炉9ASME锅炉及压力容器规范核动力设备10ASME锅炉及压力容器规范压力容器11DIN3320安全阀 安全关闭阀12TRD421压力泄放装置-用于、组蒸汽锅炉的安全阀13BS6759 蒸汽及热水用安全阀技术规范14BS6759
4、第四部分安全阀及安全阀弹簧15JIS B8210-1994蒸汽及气体用弹簧安全阀16API 520.1-2000精炼厂泄放装置尺寸、选用和安装-设计计算和选用17API520.2-2003精炼厂泄放装置尺寸、选用和安装-设计计算和选用18API521-1997泄压和降压系统指南18API 526-2002钢制法兰端泄压阀19API 527-1991泄压阀的阀座密封度2动作性能指标(1)用于气体介质安全阀见表2-2 表2-2 用于气体介质安全阀动作性能指标 Mpa标准项目GB/T12243ISO4126ASME标准第卷压力容器 JIS B8210排放压力pd1.10ps1.10ps1.10ps启
5、闭压差pb1pspb1（不可调）pb1 (可调)pb1（不可调）pspb10.20.03（2.5%7%）ps(d015mm时pb115% psps0.3时pb10.03)15% ps0.20.030.215% ps0.215% ps整定压力的允许偏差pspspspspspspspsps0.50.0150.50.01570%ps2%ps0.10.020.20.0250.53%ps0.53%ps70%ps3%ps0.30.030.315%ps注：ps-整定压力；p-工作压力；do-流道直径 (2) 用于蒸汽介质安全阀见表2-3 表2-3 用于蒸汽介质安全阀动作性能指标 Mpa标准项目GB/T122
6、43ASME标准第卷动力锅炉JIS B8210排放压力pd1.03ps1.03psps0.1时： pd ps+0.02ps 0.1时： pd1.03ps启闭压差pb1pspb14%ps且2po(直流蒸汽发生器及高温热水锅炉安全阀pb110% ps)ps0.1时：pb10.020.1ps0.2时：pb10.0250.2ps0.4时：pb10.030.4ps0.7时：pb1 0.040.1ps1.1时：pb10.05ps1.1时：pb14% ps蒸汽动力锅炉用安全阀直流锅炉、再热器等用安全阀0.40.030.04直流锅炉、再热器等用安全阀 ps0.1时：pb10.020. 1ps0.2时：pb10
7、.0250.2ps0.3时：pb10.03 ps0.3时：pb110% ps0.47% ps(4% ps) 10% ps整定压力的允许偏差psps0.5时： 0.0150.5ps2.3时：3% ps2.3ps7.0时：0.07ps7.0时： 1% psps70psi时：2psi70ps300psi时：3% ps300ps1000psi时：10 psips1000psi时：1% psps0.7时：2psi0.7ps2.3时：3% ps2.3ps7.0时：0.07ps7.0时：1% ps注：ps-整定压力；p-工作压力；do-流道直径；供需双方可协商采用本表中括号内的数值(3)用于液体介质安全阀见
8、表2-4 表2-4用于液体介质安全阀动作性能指标 Mpa 标 准项 目 GB/T12243ISO4126API RP 520排放压力pd1.20 ps1.25 ps启闭压差pb1ps0.3时：pb10.06ps0.3时：pb120% psps0.3时：pb10.06 ps ps0.3时：pb120% ps10% ps整定压力允许偏差psps0.5时：0.015ps0.5时：3% psps0.5时：0.015ps0.5时：3% ps3密封性能指标 (1)用于气体介质安全阀见表2-5 表2-5用于气体介质安全阀动作性能指标 Mpa 标 准项 目 GB/T12243API 527JIS B8210密
9、封试验压力ptps0.3时：ptps 0.03ps0.3时：pt0.9psps0.345时：ptps 0.035ps0.345 时：pt0.9ps取0.9 ps或回座压力二者中较小值最大允许泄漏率气泡数/mindo7.8mm Ps6.9时：40do7.8mm Ps6.9时：20do7.8mm Ps6.910.3时：60do7.8mm Ps6.910.3时：30d07.8mm Ps 10.313.0时：80do7.8mm Ps10.313.0时：40d07.8mm Ps13.017.2时：100do7.8mm Ps13.017.2时：50d07.8mm Ps17.220.7时：100do7.8m
10、m Ps17.220.7时：60d07.8mm Ps20.727.6时：100do7.8mm Ps20.727.6时：80d07.8mm Ps27.638.5时：100do7.8mm Ps27.638.5时：100d07.8mm Ps38.541.4时：100do7.8mm Ps38.541.4时：100Ao0.307in2 Ps6.9时：40Ao0.307in2 Ps6.9时：20Ao0.307in2 Ps6.910.3时：60Ao0.307in2 Ps6.910.3时：30Ao0.307in2Ps 10.313.0时：80Ao0.307in2 Ps10.313.0时：40Ao0.307in
11、2 Ps13.017.2时：100Ao0.307in2 Ps13.017.2时：50Ao0.307in2 Ps17.220.7时：100Ao0.307in2 Ps17.220.7时：60Ao0.307in2 Ps20.727.6时：100Ao0.307in2 Ps20.727.6时：80Ao0.307in2 Ps27.638.5时：100Ao0.307in2 Ps27.638.5时：100Ao0.307in2 Ps38.541.4时：100Ao0.307in2 Ps38.541.4时：10020 (2)用于蒸汽介质安全阀GB/T12243标准中规定蒸汽用安全阀的密封试验压力，当整定压力小于等于
12、0.3Mpa时，比整定压力低0.03；当整定压力大于0.3Mpa时，为90%整定压力或回座压力（取较小值）。试验介质为饱和蒸汽，如未发现泄漏现象，则认为合格。（3）用于水或其他液体介质安全阀GB/T12243标准中规定水或其他液体用安全阀的密封试验压力，当整定压力小于等于0.3Mpa时，比整定压力低0.03；当整定压力大于0.3Mpa时，为90%整定压力。试验介质为水，最大允许泄漏率, 当DN小于25mm时，最大允许泄漏率小于等于10cm3/h；当DN大于等于25mm时，最大允许泄漏率小于等于10（DN/25）cm3/h二、设计原则1 基本原则（1） 设计的产品必须满足用户实际使用的所有要求。
13、（2） 保证实际使用的前提下，所设计的产品应是最经济的（如选型、用材等方面）。（3） 如何使安全阀的综合性能达到标准是设计人员的首先原则。（4） 尽可能多地对设计产品作型式试验，以获取性能参数作为设计依据。（5） 正确设计弹簧的刚度，以便内部零件结构的匹配更合理，设计的产品便于装拆和维修。（6） 有较长的使用寿命（包括维修后的寿命）。由于安全阀使用的介质繁多，总体可归纳为三种状态，即蒸汽、气态和液体。（临界状态是一种特例）有时，设计人员借助于冷态试验的手段，对安全阀所得出合格的性能数据，但用于重油（沥清）等介质性能又不一定理想，设计人员又不可能在各种介质的工况条件下作性能试验，这就使得安全阀的设计不能照搬哪种成熟产品模式，而是
