之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹石油化工安全閥設(shè)計選型安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設(shè)備上重要的安全附件。其動作可靠性和性能好壞直接關(guān)系到設(shè)備和人身的安全，并與節(jié)能和環(huán)境保護緊密相關(guān)。在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，由于操作失誤、儀表失靈、機械故障等原因，致使設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高,就有可能造成設(shè)備、管道的損壞，甚至對人員造成生命危害。在設(shè)備或管道上設(shè)置安全閥后，當(dāng)壓力超過規(guī)定值時安全閥自動開啟，并向系統(tǒng)外排放介質(zhì)，從而防止了設(shè)備或管道內(nèi)的壓力超過其安全值所導(dǎo)致的生產(chǎn)事故。因此，安全閥廣泛運用于石油化工生產(chǎn)裝置中，它對人員安全和生產(chǎn)的正常運行起到重要的保護作用。安全閥選擇或使用不當(dāng)，會造成閥門故障。這些故障如不及時消除，則會影響閥門的功效和壽命，甚至不能起到安全保護作用。 石油化工安全閥設(shè)計選型常見的故障有： (1)閥體泄漏，在設(shè)備工作正常的壓力下，閥瓣與閥座密封面之間發(fā)生超過允許程度的滲漏。這些原因可能是：
1)污垢掉落到密封面上。解決辦使用提升扳手將閥門啟閉幾次，把污垢沖去。
2)密封面的損傷。根據(jù)損傷的程度，采用車削后研磨的方法加以修復(fù)。修復(fù)后應(yīng)保證密封面平滑，其粗糙度應(yīng)保持不高于Ra=0.2μm。
3)由于裝配不當(dāng)或管道載荷等原因，使零件的同心度遭到破壞。應(yīng)重新裝配或排除管道附加的載荷。
4)閥門開啟壓力與設(shè)備正常工作壓力太接近，以致密封面比壓力過低。當(dāng)閥門受震動或介質(zhì)壓力波動時更容易發(fā)生泄漏。應(yīng)根據(jù)設(shè)備強度條件對開啟壓力進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
5)彈簧松弛，從而使整定壓力降低，并引起閥門泄漏。可能是由于高溫或腐蝕等原因所造成，應(yīng)根據(jù)原因采取更換彈簧、甚至調(diào)換閥門(如果屬于選用不當(dāng)?shù)脑?等措施。如果僅僅是由于調(diào)整不當(dāng)所引起，則只需把調(diào)整螺桿適當(dāng)擰緊。 (2)石油化工安全閥設(shè)計選型閥門啟閉不靈活清脆。其主要原因可能是：
1)調(diào)節(jié)圈調(diào)整失當(dāng)，致使閥門開啟過程拖長或回座遲緩。應(yīng)重新加以調(diào)整。
2)內(nèi)部運動零件有卡阻現(xiàn)象，這可能是由于裝配不當(dāng)、臟物混入或零件腐蝕等原因所造成。應(yīng)查明原因消除之。
3)排放管道阻力過大，排放時建立起較大背壓，使閥門開不足。應(yīng)減小排放管道阻力。 (3)開戶壓力值變化。安全閥調(diào)整好以后，其實際開啟壓力相對于整定值允許有一定的偏差。按照GB12243－89的規(guī)定，這個允許偏差值當(dāng)整定壓力≤1.0MPa時，為±0.02MPa；當(dāng)整定壓力>1.0MPa時，為整定壓力值的±2％。超出上述允差范圍則認(rèn)為是不正常的。造成開啟壓力值變化的原因可能有：
1)工作溫度變化引起。例如，當(dāng)閥門在常溫下調(diào)整而用于高溫下時，開啟壓力常常有所降低。這可以通過適當(dāng)旋緊螺桿來加以調(diào)節(jié)。但如果是屬于選型消退致使彈簧腔室溫度過高時，則應(yīng)調(diào)換適當(dāng)型號的(例如帶散熱器的)閥門。
2)彈簧腐蝕引起。應(yīng)調(diào)換彈簧。在介質(zhì)具有強腐蝕性的場合，應(yīng)當(dāng)選用表面包覆氟塑料的彈簧或選用帶波紋管隔機構(gòu)的安全閥。
3)背壓變動引起。當(dāng)背壓變化量較大時，應(yīng)選用背壓平穩(wěn)式波紋管安全閥。
4)內(nèi)部運動零件有卡阻現(xiàn)象。應(yīng)檢查消除之。 (4)閥門振蕩。即閥瓣頻繁啟閉。其可能的原因如下：
1)閥門排放能力過大(相對于必需排量而言)。應(yīng)當(dāng)使所選用閥門的額定排量盡可能接近設(shè)備的必需排放量。
2)進口管道口徑太小或阻力太大。應(yīng)使進口管內(nèi)徑不小于閥門進口通徑，或者減小進口管道阻力。
3)排放管道阻力過大，造成排放時過大的背壓。應(yīng)降低排放管道阻力。
4)彈簧剛度太大。應(yīng)改用剛度較小的彈簧。
5)調(diào)節(jié)圈調(diào)整不當(dāng)，使回座壓力過高。應(yīng)重新調(diào)整調(diào)節(jié)圈位置。 
2 分類
安全閥是一種安全保護用閥，屬于自動閥類。按安全閥閥瓣開啟高度可分為微啟式安全閥和全啟式安全閥， 微啟式安全閥的開啟行程高度為: ≤0.105d0 (較小排放喉部口徑) ,一般用于排量不大的流體管路;全啟式安全閥開啟高度為: ≤0. 25d0 (較小排放喉部口徑) ，排放量大;按閥體構(gòu)造來分，可分為封閉式和不封閉式兩種。封閉式安全閥即排除的介質(zhì)不外泄，全部沿著出口排泄到地點,一般用在有毒和腐蝕性介質(zhì)中。對于空氣和蒸汽用安全閥，多采用不封閉式安全閥; 安全閥按結(jié)構(gòu)形式來分，可分為下列4種:
2.1 重垂式。以重垂為荷載,直接加在閥瓣上。目前已逐漸淘汰。
2.2 杠桿重垂式。通過杠桿使重垂的載荷作用在閥瓣上。一般適用于泄壓為0. 6MPa、溫度在250℃以下的蒸汽或空氣。由于杠桿式安全閥體積龐大往往限制了選用范圍。
2.3 彈簧式。彈簧式安全閥主要依靠作用在閥瓣上的彈簧力控制閥的啟閉，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕和啟閉動作可靠的優(yōu)點。工藝設(shè)備、管道上的安全閥一般采用彈簧式，閥體小、靈敏度好,適用于各種氣、液體的泄壓。彈簧式安全閥中又有封閉和不封閉的，一般易燃、易爆或有毒的介質(zhì)應(yīng)選用封閉式，蒸汽或惰性氣體等可以選用不封閉式，在彈簧式安全閥中還有帶扳手和不帶扳手的。扳手的作用主要是檢查閥瓣的靈活程度，有時也可以用作手動緊急泄壓用。
2.4 先導(dǎo)式(脈沖式)。利用導(dǎo)閥與主閥連在一起，通過導(dǎo)閥的脈沖作用驅(qū)動主閥動作。適用于大口徑、大排量及高壓系統(tǒng)。先導(dǎo)式安全閥與導(dǎo)閥采用無縫管接通，由先導(dǎo)閥來感測被控壓力信號并控制主閥的啟閉。其動作過程是：當(dāng)安全閥的閥前壓力低于整定壓力時，先導(dǎo)閥整定彈簧將閥芯推向閥座密封面，氣體介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)閥進口進入主閥閥芯上腔，使閥芯下移貼緊閥座，導(dǎo)閥和主閥都處于無泄漏的關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)閥前壓力達(dá)到或高于整定壓力時，介質(zhì)壓力克服整定壓力，彈簧將導(dǎo)閥閥芯推向上移，導(dǎo)閥受力面積由閥芯面積轉(zhuǎn)化為活塞受力面積，受力面積增加上升力增大，導(dǎo)閥開啟。主閥閥套上腔內(nèi)的氣體從導(dǎo)閥出口排出，主閥打開，介質(zhì)迅速排放，活塞行程到較大位置。當(dāng)介質(zhì)壓力排放到一定壓力時，通過活塞阻尼孔的介質(zhì)壓力使活塞上下兩端產(chǎn)生面積壓差平衡，啟閉壓差由活塞上下兩端面積壓差平衡實現(xiàn)，當(dāng)閥前壓力降回到工作壓力以下時，在較小彈簧力作用下，閥芯下移實現(xiàn)其密封。導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥也就隨之而關(guān)閉。
3 安全閥的安裝設(shè)置
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥在石油化工裝置的設(shè)計中,隨著涉及到的中、高壓壓力等級的設(shè)備與管道的增多,安全閥的使用也相應(yīng)多了起來。因此，安全閥正確、合理的布置就尤為重要。
3.1 設(shè)備或管道上的安全閥一般應(yīng)垂直安裝,并盡量靠近被保護的設(shè)備或管道。但對設(shè)置的液體管道、換熱器或容器等處的安全閥,當(dāng)閥門關(guān)閉后,可能由于熱膨脹而使壓力升高的場所,可水平安裝。
3.2 安全閥一般應(yīng)安裝在易于檢修和調(diào)節(jié)之處,周圍要有足夠的工作空間。如:立式容器的安全閥, DN80以下者,可安裝在平臺內(nèi)靠外側(cè); DN100以上者安裝在平臺外靠平臺處,借助平臺可以對閥門進行維修和檢修。且不應(yīng)安裝在長的水平管道的死端,以免積聚固體物或液體。
3.3 管道上安裝的安全閥,應(yīng)位于壓力比較穩(wěn)定,距波動源有一定距離的地方,見圖1及表1。
3.4 安全閥向大氣排放時,對于一般無害介質(zhì)(如空氣等) 排放管口要高出以排放口為中心的715m半徑范圍內(nèi)的操作平臺、設(shè)備或地面2.5m以上。而對有腐蝕性、易燃或有毒的介質(zhì)，排放口要高出15m半徑范圍內(nèi)的操作平臺、設(shè)備或地面3m以上。
3.5 安全閥出口接往泄壓總管時，要由上部順著流向以45°角插入總管，以免總管內(nèi)的凝液倒入支管，并可減少安全閥的背壓。當(dāng)安全閥定壓大于710MPa時，必須采用45°插入，如圖2中圖a所示。
3.6 濕氣體泄壓系統(tǒng)排放管內(nèi)不應(yīng)有袋形積液處,安全閥的安裝高度應(yīng)高于泄壓系統(tǒng)。若安全閥出口低于泄壓總管或排出管需要抬高接入總管時,應(yīng)在低處易于接近的地方設(shè)液體儲罐和液位計或手動放液閥,并定期排放至密閉系統(tǒng)以免袋形管段積液。另外在寒冷地區(qū)，袋形管段需要蒸汽伴熱防凍。蒸汽伴熱管也可使袋形管內(nèi)的冷凝液氣化，避免積液。但即使采用伴熱管,手動放液閥仍是必須的。
3.7 安全閥出口管的設(shè)計應(yīng)考慮背壓不超過安全閥定壓的一定值。對于彈簧式安全閥,普通型其背壓一般不宜超過閥定壓的10%，波紋管型(平衡型)其背壓一般不宜超過安全閥壓的30%;對于先導(dǎo)式安全閥，其背壓不超過安全閥定壓的60%。具體數(shù)值應(yīng)查閱制造廠樣本，經(jīng)工藝計算決定。
3.8 由于氣體或蒸汽由安全閥出口排入大氣時，在出口管中心線上產(chǎn)生于流向相反的作用力,稱為安全閥的反作用力。在進行安全閥出口管道設(shè)計時,應(yīng)考慮此作用力的影響。如:安全閥出口管應(yīng)設(shè)固定支架;當(dāng)安全閥入口管段較長時,壓力容器壁應(yīng)補強。
4 結(jié)語
安全閥設(shè)置的正確與否對整個裝置系統(tǒng)的安全生產(chǎn)起著舉足輕重的作用,安全閥的設(shè)計和選型對于壓力容器和壓力管道的設(shè)計和使用也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié),因此應(yīng)引起設(shè)計工作者的高度重視,否則安全生產(chǎn)就成為一句空話。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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