安全閥安裝設(shè)計中需注意的幾個問題

宮雪　聶科研

摘要：目前，應(yīng)用于在安全閥上的安全裝置多以彈簧式安全閥較為常見，彈簧式安全閥是現(xiàn)代居家日常生活、大型工業(yè)生產(chǎn)線上，廣泛應(yīng)用于壓力容器及壓力鍋爐上的重要安全附件。文章對安全閥設(shè)計及安裝角度進行了探討，闡述了安全閥在安裝設(shè)計過程中應(yīng)注意的安全問題，從應(yīng)力、腐蝕、振顫和進汽限制等方面闡述了安全閥設(shè)計時的注意事項。

關(guān)鍵詞：安全閥；安裝設(shè)計；應(yīng)力；腐蝕；振顫；進汽限制 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH134 文章編號：1009-2374（2016）19-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.035

目前，隨著社會主義現(xiàn)代化市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進步，大量壓力容器和壓力鍋爐已成為居家生活、工業(yè)生產(chǎn)、大型企業(yè)日常生活與生產(chǎn)中常用的生產(chǎn)及家用設(shè)備。彈簧式安全閥是壓力容器及壓力鍋爐中使用最為廣泛的重要安全附件，確保彈簧式安全閥的正確安裝，可以保證壓力容器和壓力鍋爐在安全范圍內(nèi)正常使用。彈簧式安全閥是壓力容器和壓力鍋爐工作狀態(tài)下，保證人民集體財產(chǎn)和安全的第一屏障，彈簧式安全閥主要通過自動設(shè)定壓力值的安全范圍，讓壓力容器及壓力鍋爐在設(shè)定壓力安全范圍內(nèi)可以開展正常工作，避免高壓、高溫等多種突發(fā)情況，會造成安裝人員和使用人員的生命財產(chǎn)安全隱患。本文就彈簧式安全閥在設(shè)計使用過程中常見的問題進行闡述，從應(yīng)力、腐蝕、振顫和進汽限制四個方面分別介紹了安全閥設(shè)計時的注意事項，希望在安全閥設(shè)計工作中，廣大設(shè)計人員能夠重復(fù)考慮并以借鑒。

1 彈簧式安全閥正確安裝四要素

第一，當啟動壓力容器及壓力鍋爐開始工作，達到并逐漸超過一定壓力數(shù)值即安全壓力數(shù)值時，可迅速、可靠地開啟彈簧式安全閥，使彈簧式安全閥能夠快速、恰當、安全地釋放壓力容器內(nèi)所產(chǎn)生的超出過多壓力，維持壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)壓力恒定于一個安全的壓力范圍內(nèi)，繼續(xù)工作。

第二，當排壓模式開始正常工作時，彈簧式安全閥能穩(wěn)定、高效、無震蕩地排放壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)壓力，維持壓力穩(wěn)定于一個持續(xù)水平。

第三，當壓力容器和壓力鍋爐壓力降低到工作安全壓力數(shù)值以下，彈簧式安全閥將會自動關(guān)閉，維持高壓容器密封狀態(tài)以保持容器內(nèi)壓力恒定，當壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)壓力值超過工作安全壓力數(shù)值時，彈簧式安全閥再次開放以釋放出過高壓力，以保持壓力容器和壓力鍋爐能夠在彈簧式安全閥的配合下正常工作。

第四，在彈簧式安全閥的作用配合下，壓力容器和壓力鍋爐是在保持密閉空間狀態(tài)下容器中的壓力值維持于一定恒定數(shù)值壓力狀態(tài)，使壓力容器和壓力鍋爐始終在一定壓力范圍內(nèi)恒定進行工作。

彈簧式安全閥在維持壓力容器和壓力鍋爐壓力安全工作的四個組成要素中，以彈簧式安全閥能穩(wěn)定、高效、無震蕩地排放壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)壓力，維持壓力穩(wěn)定于一個持續(xù)水平，這一安裝要素最為重要。對壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)出現(xiàn)的壓力變化情況具有高靈敏反應(yīng)，應(yīng)該是彈簧式安全閥維持壓力容器和壓力鍋爐安全工作的首要因素，彈簧式安全閥保持對容器內(nèi)壓力變化有較高的反應(yīng)靈敏度，是使壓力容器和壓力鍋爐安全工作的第一條件，如果彈簧式安全閥在一定程度上反應(yīng)欠靈敏，易導(dǎo)致壓力容器和壓力鍋爐在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)事故障礙，當壓力大大超過安全壓力警戒值，而彈簧式安全閥無法正常工作，則會導(dǎo)致壓力容器和壓力鍋爐安全系統(tǒng)破壞，導(dǎo)致正常的生活、工作和生產(chǎn)出現(xiàn)不堪設(shè)想的嚴重后果，所以開啟高效、安全的彈簧式安全閥設(shè)計安裝系統(tǒng)，應(yīng)該從應(yīng)力、腐蝕、振顫和進汽限制四個方面進行合理設(shè)計，做好這四方面的設(shè)計工作，即可保證彈簧式安全閥能夠正常運行，繼而達到保證壓力容器和壓力鍋爐工作安全，從而達到使壓力容器和壓力鍋爐安全工作的目的。

2 彈簧式安全閥安全工作的四要素

2.1 彈簧式安全閥的應(yīng)力

在壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)部的彈簧式安全閥的設(shè)計安裝過程中，保證放空管與排汽管之間存在一定空間范圍內(nèi)的間隙，允許液態(tài)系統(tǒng)壓力容器和壓力鍋爐在一定壓力范圍內(nèi)感受熱膨脹變化時，彈簧式安全閥能夠動態(tài)感應(yīng)壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)壓力變化情況。如果排氣管與放空管接觸固定在固定建筑物上時，對彈簧式安全閥產(chǎn)生束縛，易導(dǎo)致彈簧式安全閥出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致安全閥出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。另外，如果彈簧式安全閥排氣管下方疏水管活動度較大，無法約束彈簧式安全閥固定，同樣會出現(xiàn)彈簧式安全閥不穩(wěn)定的情況。

當壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生蒸汽從排氣管排出時，可能出現(xiàn)以下問題：排氣管泄氣時向下產(chǎn)生反作用力，在該反作用力作用下，力量沿彈簧式安全閥閥體產(chǎn)生力矩，從而達到產(chǎn)生應(yīng)力的效果。為此壓力容器和壓力鍋爐規(guī)范指出“在使用放空管時，交叉部分的面積不應(yīng)小于其中安全閥泄放口的全面積，并且排汽管應(yīng)盡可能短而直以避免過度的應(yīng)力作用于安全閥上”。

2.2 彈簧式安全閥的腐蝕

根據(jù)壓力容器和壓力鍋爐在安裝設(shè)計時的需要，按照安全設(shè)計生產(chǎn)的規(guī)范要求，處于彈簧式安全閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的閥門疏水管道需要長時間保持開放狀態(tài)，并可以依靠自通疏水管疏水排水。而彈簧式安全閥設(shè)計過程中，部分設(shè)計人員在設(shè)計安裝圖的過程中，往往疏忽了彈簧式安全閥疏水管道自通疏水排水的問題，導(dǎo)致錯誤地將疏水管道與建筑排水管道連在一起，由此造成了水流長時間駐留于彈簧式安全閥閥體內(nèi)，長此以往易導(dǎo)致彈簧式安全閥閥體生銹，造成彈簧式安全閥閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，影響彈簧式安全閥安全使用效果，產(chǎn)生安全隱患。另一種情況是，設(shè)計者錯誤地將彈簧式安全閥的閥門疏水管道與壓力容器和壓力鍋爐的排污管道連接，引起排放物腐蝕彈簧式安全閥閥體，導(dǎo)致彈簧式安全閥閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞。上述兩種彈簧式安全閥閥體錯誤的安裝方式，給壓力容器和壓力鍋爐帶來了極大的安全隱患，如果當壓力容器和壓力鍋爐排污壓力過高時，排泄物會噴射到安全閥集水盤的周圍，導(dǎo)致壓力容器和壓力鍋爐出現(xiàn)嚴重不良后果。另外，彈簧式安全閥在安裝設(shè)計過程中，還有一個問題值得設(shè)計研究者注意，要求彈簧式安全閥在一定范圍內(nèi)保持較高的靈敏度，應(yīng)在材質(zhì)選擇時，選用剛度較小的彈簧作為彈簧式安全閥的設(shè)計原料。此外，在對設(shè)計原料彈簧的加工、安裝與調(diào)試過程中，彈性的好壞對于彈簧式安全閥在壓力容器和彈簧式安全閥上發(fā)揮較為良好的作用起著至關(guān)重要的決定性作用。因此，選擇剛度值較小的彈簧設(shè)計安裝在壓力容器和彈簧式安全閥上，可大大增強壓力容器和彈簧式安全閥的使用性能，改善彈簧式安全閥的作用，取得較好的安全保證和工作效率。

2.3 彈簧式安全閥的振顫

將彈簧式安全閥排放口朝下，會使壓力容器和彈簧式安全閥之間，因產(chǎn)生壓力過大、流量受限或因為排空管道系統(tǒng)由于管道橫切面積過小而引起產(chǎn)生巨大背壓，在放空管道彎頭過多的情況下，導(dǎo)致排空管道系統(tǒng)產(chǎn)生過高壓力，當排空管放置彎頭太多時，會因為壓力過高導(dǎo)致彈簧式安全閥起跳，由此引起在壓力釋放過程中，彈簧式安全閥出現(xiàn)較大幅度的強烈震顫，導(dǎo)致可能出現(xiàn)造成危及集體和個人財產(chǎn)和生命的安全隱患。當壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)的容器壓力達到一定啟動數(shù)值時，彈簧式安全閥起跳并開始工作，保持壓力釋放力度直至壓力容器和壓力鍋爐內(nèi)的容器壓力內(nèi)的壓力降低到一定安全范圍壓力值時，彈簧式安全閥停止工作，進入關(guān)閉狀態(tài)。因此，進入閥盤內(nèi)的蒸汽壓力是決定彈簧式安全閥開關(guān)狀態(tài)的決定性因素，彈簧式安全閥的開關(guān)大小由蒸汽作用于閥盤上的接觸面積，來決定其開關(guān)的大小程度及彈簧式安全閥處于開發(fā)或者關(guān)閉狀態(tài)。如果蒸汽氣流量很大或者蒸汽壓力被限制時，那么很少量的蒸汽氣流壓力就不可能足以保證彈簧式安全閥閥體開發(fā)力度，導(dǎo)致彈簧式安全閥被頻繁啟動后，不能完全滿足壓力容器和壓力鍋爐中彈簧式安全閥被一次性開啟的目的，彈簧式安全閥反復(fù)開啟關(guān)閉，將一直工作到達到蒸汽容器開放彈簧式安全閥門，持續(xù)工作為止，這樣勢必造成彈簧式安全閥出現(xiàn)振顫情況。頻繁的振顫不僅會導(dǎo)致彈簧式安全閥閥座和閥盤的損壞，如果用螺栓將壓力容器和壓力鍋爐直接連接，同時使用柔軟度較高的墊片，那么因為振顫所造成的固定安全閥的螺母松動脫落就成為了不可避免的情況。

2.4 彈簧式安全閥的進汽的限制

介質(zhì)流量是一種必須由壓力容器和壓力鍋爐和彈簧式安全閥門之間的進汽口來限制。根據(jù)我國鍋爐管理規(guī)范的明確規(guī)定：鍋爐本體和安全閥之間的接管或安裝尺寸“B”應(yīng)“與相應(yīng)的同樣直徑和壓力的安裝相比不太長。鍋爐和安全閥的開啟或連接面積應(yīng)至少等于閥門入口處的面積”。

綜上所述，在彈簧式安全閥門設(shè)計安裝于壓力容器和壓力鍋爐時，應(yīng)從應(yīng)力、腐蝕、振顫和進汽限制等四個方面入手，確保彈簧式安全閥安全高效地工作。彈簧式安全閥的合理設(shè)計和安裝可以確保壓力容器和壓力鍋爐安全工作，從而達到提高生產(chǎn)效率、推進經(jīng)濟發(fā)展、保證人身財產(chǎn)安全等多重目的。

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作者簡介：宮雪（1983-），女，遼寧營口人，大連派雷思諾科技發(fā)展有限公司設(shè)計人員，工程師，研究方向：化學(xué)工程與工藝；聶科研（1987-），男，遼寧撫順人，撫順才智人力資源服務(wù)有限公司設(shè)計人員，助理工程師，研究方向：過程裝備與控制工程。

（責(zé)任編輯：王 波）