浅析安全阀的介绍及选型

                             浅析安全阀的介绍及选型
                              上海申弘阀门有限公司
摘 要: 从定义入手, 详细介绍了安全阀及泄放阀的区别及选用。并分析了国内主要的安全阀系列,
列出了安全阀选用一般规则。
关键词: 安全阀; 泄放阀; 阀门选用; 安全阀选购
1 概述
安全阀是压力容器、压力管道和其他受压力设备上重要的安全附件。主要作用是防止压力容器、锅炉和管道等受压设备因火灾、操作故障或停水、停电造成压力设备超过其设计压力而发生爆炸事故。上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,波纹管减压阀,活塞式减压阀,蒸汽减压阀,先导式减压阀,空气减压阀,氮气减压阀,水用减压阀,自力式减压阀,比例减压阀)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。其动作可靠性和性能好坏直接关系到设备和人身的安全, 并与节能和环境保护紧密相关。而有的用户和设计部门在选型时, 总是选错型号。为此本文对安全阀的选用加以分析。
2 定义
所谓安全阀广义上讲包括泄放阀, 从管理规则上看, 直接安装在蒸汽锅炉或一类压力容器上, 其必要条件是必须得到技术监督部门认可的阀门, 狭义上称之为安全阀, 其他一般称之为泄放阀。安全阀与泄放阀在结构和性能上很相似, 二者都是在超过开启压力时自动排放内部的介质, 以保证生产装置的安全。由于存在这种本质上类似性, 人们在使用时,往往将二者混同, 另外, 有些生产装置在规则上也规定选用哪种均可。因此, 二者的不同之处往往被忽视。从而也就出现了许多问题。如果要将二者作出比较明确的定义, 则可按照《A SM E 锅炉及压力容器规范》*篇中所阐述的定义来理解:
①安全阀(Safety V alve) 一种由阀前介质静压力驱动的自动泄压装置。其特征为具有突开的全开启动作。用于气体或蒸汽的场合。

②泄放阀(ReliefV alve) , 又称溢流阀是一种由阀前介质静压力驱动的自动泄压装置。它随压力超过开启力的增长而按比例开启。主要用于流体的场合。

③安全泄放阀(Safety Relief V alve) , 又称安全溢流阀是一种由介质压力驱动的自动泄压装置。根据使用场合不同既适用作安全阀也适用作泄放阀。以日本为例, 给安全阀和泄放阀作出明确定义的比较少, 一般用作锅炉这类大型贮能压力容器的安全装置称之为安全阀, 安装在管道上或其他设施上的称之为泄放阀。不过, 若按日本通产省的《火力发电技术标准》的规定看, 设备上安全保障的重要部分, 使用安全阀,如锅炉、过热器、再热器等。而在减压阀的下侧需要与锅炉和涡轮机相接的场合, 都需要安装泄放阀或安全阀。如此看, 安全阀要求比泄放阀更具可靠性。另外, 从日本劳动省的高压气体管理规则、运输省及各级船舶协会的规则中, 对安全排放量的认定和规定来看, 我们把保证了排放量的称之为安全阀, 而不保证排放量的阀门称作泄放阀。在国内不论全启式或微启式统称为安全阀。

2 选型
211 分类
目前大量生产的安全阀有弹簧式和杆式两大类。另外还有冲量式安全阀、先导式安全阀、安全切换阀、安全解压阀、静重式安全阀等。弹簧式安全阀主要依靠弹簧的作用力而工作, 弹簧式安全阀中又有封闭和不封闭的, 一般易燃、易爆或有毒的介质应选用封闭式, 蒸汽或惰性气体等可以选用不封闭式,在弹簧式安全阀中还有带扳手和不带扳手的。扳手的作用主要是检查阀瓣的灵活程度, 有时也可以用作手动紧急泄压用。杠杆式安全阀主要依靠杠杆重锤的作用力而工作, 但由于杠杆式安全阀体积庞大往往限制了选用范围。温度较高时选用带散热器的安全阀。
   安全阀的主要参数是排量, 这个排量决定于阀座的口径和阀瓣的开启高度, 由开启高度不同, 又分为微启式和全启式两种。微启式是指阀瓣的开启高度为阀座喉径的1ö4 0～ lö20。全启式是指阀瓣的开启高度为阀座喉径的1ö 4。
212 安全阀的选用
由操作压力决定安全阀的公称压力, 由操作温度决定安全阀的使用温度范围, 由计算出的安全阀的定压值决定弹簧或杠杆的定压范围, 再根据使用介质决定安全阀的材质和结构型式, 再根据安全阀泄放量计算出安全阀的喉径。以下为安全阀选用的一般规则。
①热水锅炉一般用不封闭带扳手微启式安全阀。

②蒸汽锅炉或蒸汽管道一般用不封闭带扳手全启式安全阀。

③水等液体不可压缩介质一般用封闭微启式安全阀, 或用安全泄放阀。

④高压给水一般用封闭全启式安全阀, 如高压给水加热器、换热器等。

⑤气体等可压缩性介质一般用封闭全启式安全阀, 如储气罐、气体管道等。

⑥E 级蒸汽锅炉一般用静重式安全阀。

⑦大口径, 大排量及高压系统一般用脉冲式安全阀, 如减温减压装置、电站锅炉等。

⑧运送液化气的火车槽车、汽车槽车、贮罐等一般用内装式安全阀。
⑨油罐顶部一般用液压安全阀, 需与呼吸阀配合使用。bk井下排水或天然气管道一般用先导式安全阀。bl液化石油气站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流阀。bm负压或操作过程中可能会产生负压的系统一般用真空负压安全阀。bn背压波动较大和有毒易燃的容器或管路系统一般用波纹管安全阀。bo介质凝固点较低的系统一般选用保温夹套式安全阀。
213 国内主要厂家的比较及连接尺寸的选择国内生产安全阀的厂家比较多, 连接尺寸也大多不统一。主要分以下几个大类:
①以JBöT 2203- 1999《弹簧式安全阀结构长度》为主的通用类。目前国内大多数安全阀生产厂家均按本标准设计生产。如浙江罗浮锅炉附件厂、上海申弘阀门有限公司，杭州阀门厂、江苏吴江阀门工具厂、上海阀门厂、开封高压阀门厂、海安阀门厂等。但本标准也不尽, 规格不全, 微启式安全阀大公称通径为DN 100, 全启式安全阀大公称通径DN 200, 中间缺少DN 65、DN 125 两个规格。根据我厂所生产的安全阀规格及掌握的资料来看, 目前微启式安全阀公称通径大达到DN 250, 全启式安全阀公称通径达到DN 400。经工程实际使用考证, 各厂家连接尺寸也不尽统一, 如DN 150 全启式安全阀, 浙江罗浮锅炉附件厂、上海阀门厂及江苏吴江阀门工具厂各不相同。为了有一个统一的标准, 用户在选用及安装时同一规格能够互换, 建议合肥通用机械研究所对JBöT 2203- 1999《弹簧式安全阀结构长度》进行修订。建议设计院及用户按标准选用, 安全阀生产厂家按标准设计制造。
② 以A P I526《钢制法兰连接安全泄放阀》(F langed Steel Safety Relief V alve) 为主的美标体系。国内进口化工设备等所配的安全阀连接尺寸一般按照本标准, 如图5 所示。本标准公称通径为DN 25～ DN 200 ( l″～ 8″) , 公称压力为2～ 42M Pa, 喉径从D- T (9. 5～ 146mm )。本标准比较科学规范, 对压力、材料、温度、喉径等统筹考虑。依照喉径确定规格, 同一喉径可以有好几个规格, 相反同一规格可能有好几个喉径可以选择。如DN 100～DN 150 (4″～6″) 喉径有L、M、N、P 四种可以选择。随着贸易及进口设备国产化的不断推进, 该标准将在国内得到很大推广。目前该标准还没有转化为国标。
③以在上影响比较大的安德森·格林伍德公司(A nderson Greenwood&Co. ) 为依据的活塞式导阀操作安全泄压阀( P ilo t Operated P ressu reRelief V alves) 系列。
国内一般称之为先导式安全阀, 如图6 所示, 先导式安全阀由主阀和导阀组成, 导阀操作主阀的开启和关闭。这种阀门排量大; 不受背压的影响; 可以在非常接近开启压力下进行不泄漏操作; 启闭压差小等优点。一般适用于天然气管道等。目前国内还没有先导式安全阀标准及连接尺寸标准。并且这种类型的阀门刚刚开发, 还没有广泛推广。据我厂的经验及所掌握的资料来看, 国内大多数厂家按照该公司的数据设计制造, 如浙江罗浮锅炉附件厂、航天十一研究所等。建议合肥通用机械研究所尽早起草并发布先导式安全阀标准。
④以中国航天工业总公司第十一研究所设计研制的安全阀自成一个体系。航天十一所研制的HT系列安全阀品种多, 有HTO 普通安全阀(如图1 所示)、HTB 平衡波纹管式安全阀、HTR 泄流阀、HTN 特殊安全阀、HTGS 高性能蒸汽安全阀。HTXY 液体泄压阀、HTXD 先导式安全阀等, 且性能良好。但是除HTXD 系列先导式安全阀与安德森·格林伍德公司连接尺寸相同外, 其余与美标、国标均不相同。这一点请选用时务必注意。
⑤以兰州炼油厂设计研制开发的A 型、TA 型封闭全开启弹簧式安全阀自成一个体系。该系列口径DN 25～ DN 150 (1"～ 6’ ) , 公称压力l. 6～ 4.0M Pa, 喉径D～ R (9. 5- 115mm )。该体系连接尺寸与美标及国标均不相同, 为兰炼。
214 喉径的计算
喉径的计算一般按照《锅炉压力容器安全技术规范》附件五所列的公式。或者按照《A P IRP520 炼厂泄压系统设计和安装的实施方法*部分设计》中所列的公式。上述两种公式计算结果基本相同或相差不大。

3 工程实例
某物流有限公司液体化学品码头工程位于江苏省, 主要承担液体化学品及液化石油气的装卸、仓储物流中转及相关服务业务。
建设规模: 20000DW T 泊位1 个, 同时可兼靠3000DW T 船2 个。承担液体化学品及液化石油气的进、出口任务, 年吞吐量为115 万t, 其中进口58 万tö年, 出口57 万tö年, 主要输送物料为苯类, 乙二醇及液化石油气。
其中液化石油气在常温常压下是气体, 在一定的压力下或冷冻到一定温度可以液化为液体。在储运过程中, 我们一般选用液体方式输送。为防止液化石油气在输送过程中, 由于温度的升高, 体积的增大, 或者压力的降低等原因, 造成部分液体气化, 瞬时增大压力。从而破坏输送管线, 造成不必要的损失, 故按照工艺及配管布置要求, 增设一条液化石油气气相管线, 并在相关位置设置安全阀连通液化石油气的液相管线, 以保证整体输送管线的安全。此安全阀设置于液化石油气的液相管与气相管的连接处, 当液化石油气液相管线中的压力达到设定值时, 产生的压力触发弹簧自动弹起, 连通液、气两相管线, 使管线压力达到平衡, 以达到安全泄压作用; 按照安全阀选型的基本原则与方法: 气体等可压缩性介质一般用封闭全启式安全阀, 如储气罐、气体管道等。又因管线设计本为密闭装卸流程, 故使用全开启式安全阀即可满足使用要求。故此工程液化石油气管线决定选用了上海阀门厂的弹簧式全启式安全阀。

5 结束语
安全阀的选型是一项比较重要的工作, 选型恰当与否将直接影响设备的安全。上述所列都是在工程实际应用中的一些经验总结, 限于篇幅, 可能不尽*, 供大家参考。与本文相关的论文有：安全阀定期检验办事指南
[参考文献]
[1 ] 安全阀国外标准汇编[M ]. 北京: 合肥通用机械研究所, 1985.
[2 ] 工艺管道安装设计手册[M ]. 北京: 中国石化出版社, 2005.
[ 3 ] 压力容器安全技术监察规程. 劳动部, 1990.
[4 ] A P I- RP520 ( I) 炼厂安全泄压系统的设计和安装.