淺談安全閥及安全閥的選用設(shè)計

楊東男

摘 要：安全閥是一種安全泄壓保護(hù)裝置。當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力超過規(guī)定值后，可自動控制向外釋放介質(zhì)以達(dá)到讓介質(zhì)壓力值回歸正常數(shù)值，當(dāng)壓力恢復(fù)常值后，安全閥門可自動閉合，防止介質(zhì)的繼續(xù)排出，對管道或設(shè)備的正常作業(yè)有著重要作用。本文就安全閥的諸多種類及性能做出統(tǒng)計與分析，在安全閥的正確選用上總結(jié)了相關(guān)使用經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：安全閥；選型要求；安裝設(shè)置

中圖分類號：TE88 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

在化工業(yè)生產(chǎn)中，一旦發(fā)生由于人工操作失誤或設(shè)備失靈導(dǎo)致設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力過高時，極有可能發(fā)生設(shè)備或管道的損壞，嚴(yán)重時可能出現(xiàn)人員傷亡的情況。安全閥的安裝則可解決這一問題，安全閥屬于自動閥類，對設(shè)備或管道設(shè)置安裝安全閥后，當(dāng)管內(nèi)介質(zhì)壓力值超出安全生產(chǎn)范圍時，閥門會自動開啟，向系統(tǒng)外排放介質(zhì)，從而有效防止因管道設(shè)備壓力介質(zhì)無法及時有效釋放導(dǎo)致的安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。安全閥是工業(yè)用安全保護(hù)類的重要部件，因此被廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器或各類化工裝置中。作為一種安全泄壓裝置，安全閥性能的穩(wěn)定性對設(shè)備及作業(yè)工人有著重要的保護(hù)作用。

一、安全閥的種類

根據(jù)安全閥閥瓣的高度可分為全啟式和微啟式兩種。全啟式安全閥閥瓣的開啟高度為：其最小排放口徑為小于等于0.25d0，其排放量較大，適用于工業(yè)排泄量較大的場合；微啟式安全閥的開啟高度為：其最小排放口徑為小于等于0.105d0，其排放量小，適用于排量不大且壓力相對平穩(wěn)的場合。根據(jù)安全閥體的構(gòu)造可分為封閉式和不封閉式兩種。封閉式安全閥主要應(yīng)用于有毒有害或具有腐蝕性的介質(zhì)排放中，由于其封閉性有害物質(zhì)可沿著制定排放路線到達(dá)排放地點，以減少對自然環(huán)境的污染；不封閉式安全閥主要應(yīng)用在蒸汽、鍋爐或其他氣體介質(zhì)的排放中。

二、安全閥的構(gòu)造分類

彈簧式安全閥工作原理是利用閥瓣上的彈簧力來控制閥門的啟閉。其顯著優(yōu)點是閥體小、重量輕、靈敏度高及啟閉動作可靠，被廣泛應(yīng)用于工藝設(shè)備及管道上，適用于各種氣體和液體的泄壓。彈簧式安全閥又分為封閉式和不封閉式兩種，通常應(yīng)用于有毒有害及易燃易爆的介質(zhì)排放中應(yīng)選用封閉式，蒸汽或其他惰性氣體適合選用不封閉式。在彈簧式安全閥中，亦分為帶扳手及不帶扳手兩種類型，扳手主要用來檢查閥瓣的靈活程度，必要時也可實施手動緊急泄壓。其中需要注意的是當(dāng)排泄介質(zhì)溫度大于300℃時，應(yīng)主動采用帶有散熱片的安全閥，以免影響管道設(shè)備的運行。波紋管在彈簧式安全閥中應(yīng)用較少，主要適用于排放介質(zhì)腐蝕性嚴(yán)重或背壓波動情況嚴(yán)重的作業(yè)中。

1.重錘杠桿式。其工作原理是利用重錘和杠桿來平衡作用在閥門上的力。通過改變整重錘在杠桿上的位置或調(diào)節(jié)重錘的重量來調(diào)整安全閥的開啟壓力。其構(gòu)造簡單且調(diào)整容易，準(zhǔn)確性能不受高溫影響，但由于重錘杠桿式安全閥的體積較大，結(jié)構(gòu)相對笨重，其密封性易受震動因素影響，所以一般適用于壓力較低且無震動容器作業(yè)的高溫場合中。例如鍋爐及溫度較高的壓力容器上。

2.脈沖式安全閥，也稱之為先導(dǎo)式安全閥。其主體構(gòu)造由主安全閥和先導(dǎo)閥組成，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)介質(zhì)的壓力值超過規(guī)定壓力值時，先導(dǎo)閥先行開啟，主閥和先導(dǎo)閥之間采用的是無縫管接通，介質(zhì)沿著導(dǎo)管流進(jìn)主安全閥，由先導(dǎo)閥來感應(yīng)控制主閥的啟閉。其作業(yè)原理是當(dāng)安全閥的閥前壓力未達(dá)到規(guī)定壓力值時，先導(dǎo)閥通過整定彈簧將閥芯向閥座密封面用力，讓閥芯下移與閥座緊貼，以保證主閥和導(dǎo)閥在閉合狀態(tài)下皆無泄漏情況；當(dāng)閥前壓力高于達(dá)到或高于規(guī)定壓力值時，彈簧將導(dǎo)閥閥芯向上向上推移，使導(dǎo)閥受力面積有閥芯面積擴至活塞受力面積，受力面積的增大導(dǎo)致上升力的增加，導(dǎo)閥隨之開啟。從導(dǎo)閥出口處排出的氣體涌向主閥，主閥開啟，活塞開啟至最大位置，高壓介質(zhì)迅速得到釋放。當(dāng)介質(zhì)壓力釋放到一定程度時，閥前壓力回歸到正常數(shù)值后，在較小的彈簧力作用下，閥芯下移封閉導(dǎo)閥，導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥也會回歸閉合狀態(tài)。需要注意的是如果相關(guān)排放介質(zhì)密度較大，易發(fā)生物料堵塞或腐蝕現(xiàn)象時，應(yīng)在安全閥的入口前設(shè)置爆破片裝置，防止影響作業(yè)。

三、安全閥的安裝設(shè)置

由于安全閥在化工業(yè)中具有重要的安全保護(hù)作用，隨著安全閥在化工設(shè)備和各類管道內(nèi)使用數(shù)量的日益增多，正確地選用安全閥及合理的設(shè)置安全閥的位置也是生產(chǎn)作業(yè)中的關(guān)鍵部分。下文列舉了在安全閥安裝及使用過程中應(yīng)注意的事項。

1.管道上安全閥的安裝。安裝在設(shè)備或管道上的安全閥應(yīng)為垂直安裝，且與被保護(hù)的設(shè)備或管道的距離不宜過遠(yuǎn)。但對高溫液體管道或換熱器等處的安全閥，當(dāng)閥門閉合時易出現(xiàn)由于熱膨脹而導(dǎo)致的介質(zhì)壓力升高的場合，更適合水平安裝安全閥。

2.由于安全閥的重要性，所以在安裝過程中應(yīng)選擇安裝在方便檢修和調(diào)節(jié)處，周圍應(yīng)保留足夠的作業(yè)空間。例如：DN80以下的安全閥適裝在平臺內(nèi)靠外側(cè)；DN100以上的安全閥適裝在平臺外考評太初，以便借助平臺進(jìn)行對安全閥維護(hù)及檢修工作，

3.安裝在管道上的安全閥。適合安裝在流體或液體介質(zhì)狀態(tài)較為穩(wěn)定的管段部位，應(yīng)避免在水平管道的死端進(jìn)行安裝，此處容易出現(xiàn)固體物的堆積。易導(dǎo)致安全閥在使用過程中發(fā)生故障。

4.不封閉式安全閥在向系統(tǒng)外排放介質(zhì)時，（指無毒無害介質(zhì)，例如惰性氣體的排放）排管口應(yīng)高出以排放口為中心的715m半徑范圍內(nèi)的操作平臺上或高出地面2.5m以上，排放管口不得朝向電纜、設(shè)備及其他施工作業(yè)處。由于蒸汽或惰性氣體通過安全閥向大氣中排放時，會在出口管道的中心線上出現(xiàn)流向相反的作用力，此為安全閥的反作用力。在出口管道處進(jìn)行設(shè)計安裝安全閥時，應(yīng)對此作用力多加注意，可在安全閥出口管處架設(shè)固定支架；當(dāng)安全閥入口管距離較長，可適當(dāng)增加壓力容器的內(nèi)壁。在封閉式安全閥的安裝作業(yè)時，（用于易燃；易爆、有毒及腐蝕性的介質(zhì)的排放），排放口應(yīng)高出15m半徑范圍內(nèi)的操作平臺上或高出地面3m以上距離。

5.安全閥出口管的設(shè)計應(yīng)保證其背壓不超過安全閥定壓的規(guī)定值。對于常規(guī)彈簧式安全閥，其背壓一般不超過閥定壓的10%；平衡性或波紋管型安全閥其背壓一般不宜超過閥定壓的30%；對于脈沖式安全閥，其背壓不宜超過50%。其準(zhǔn)確數(shù)值可結(jié)合樣本，通過相關(guān)公式計算得出。

6.在對濕性氣體泄壓系統(tǒng)中使用的排放管內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)袋形積液處，安全閥安裝時的高度應(yīng)高于泄壓系統(tǒng)。如實際作業(yè)環(huán)境達(dá)不到此項標(biāo)準(zhǔn)，安全閥的出口管只能地域泄壓主管或排出管需要太高接入總管時，可在低處易操作區(qū)設(shè)置手動放液閥或設(shè)液體儲罐，并做到定期將介質(zhì)排放至密閉系統(tǒng)內(nèi)，以防止袋形管道內(nèi)形成積液。如果作業(yè)地區(qū)氣候較為寒冷，需用蒸汽伴熱防止袋形管段發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象。蒸汽伴熱管會使袋形管內(nèi)的冷凝液氣化，從而有效避免液化。但即使采用伴熱管，仍需安放手動放液閥。

結(jié)語

安全閥作為一種安全泄壓裝置，被廣泛地運用于石油化工業(yè)的生產(chǎn)中，其選型設(shè)計與安裝直接影響著整個設(shè)備和管道的正常作業(yè)，因此對其合理使用及注意事項應(yīng)充分理解、重點關(guān)注，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致生產(chǎn)事故的情況，實現(xiàn)科學(xué)選用、安全生產(chǎn)的目標(biāo)。

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