簡述布置安全閥需考慮的因素

張麗影+王琳弘+徐鴿

摘 要：在核電站設(shè)計中近2/3的系統(tǒng)都采用了安全閥對設(shè)備或管道進行超壓保護，這足以體現(xiàn)掌握安全閥工作原理并對其進行合理布置的重要性。本文主要從安全閥進出口管線的設(shè)計，安裝及檢修三個方面對在布置安全閥時需考慮的因素進行介紹。

關(guān)鍵詞：安全閥；超壓保護；布置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.004

0 引言

本文主要從安全閥進出口管線的設(shè)計，安裝及檢修三個方面對在布置安全閥時需考慮的因素進行介紹。

1 安全閥的介紹

1.1 定義

（1）安全閥為彈簧加載的閥門，當(dāng)閥門入口處靜壓超過設(shè)定壓力后開啟，當(dāng)壓力恢復(fù)到安全值后，閥門再自行關(guān)閉以阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。

1.2 類型

（1）微啟式安全閥：當(dāng)閥門入口處靜壓超過設(shè)定壓力后開啟，閥瓣開啟高度隨入口壓力的升高成比例地（不一定是線性的）升高。一般用于不可壓縮流體，例如液體。閥瓣上升高度為喉徑的1/20～1/40。

（2）全啟式安全閥：當(dāng)閥門入口處靜壓超過設(shè)定壓力后開啟，閥瓣快速或突然開啟到最大高度。一般用于可壓縮流體，例如蒸汽、空氣或其它氣體。閥瓣上升高度不小于喉徑的約1/4。

（3）常規(guī)安全閥：其彈簧的動作特性直接受到背壓變化的影響。

（4）背壓平衡式安全閥：在閥門上安裝了波紋管或活塞，最大限度地減少背壓對閥門操作特性的影響。

（5）先導(dǎo)式安全閥：用于釋放壓力的主閥由一個自控的先導(dǎo)閥控制。先導(dǎo)閥在沒有外部能量輸入的情況下，僅根據(jù)流體的壓力自動做出反應(yīng)，并操作主閥。

1.3 作用原理

安全閥的作用原理是基于力平衡，一旦閥瓣所受壓力大于彈簧設(shè)定壓力時，閥瓣就會被此壓力推開，其壓力容器內(nèi)的氣（液）體會被排出，以降低該壓力容器內(nèi)的壓力。

1.4 安全閥的保護對象

在初設(shè)階段依據(jù)系統(tǒng)需實現(xiàn)的功能和運行情況進行超壓風(fēng)險分析，對可能有超壓風(fēng)險段考慮設(shè)置安全閥，在核島設(shè)計過程中常見的需安全閥保護的對象為下面兩類：

（1）保護對象為設(shè)備。例如：當(dāng)廢氣處理系統(tǒng)失效時可能引起硼酸貯存箱中氣相壓力波動。當(dāng)發(fā)生超壓時，安全閥將保護水箱不受損壞。（2）保護對象為管道。例如：蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)上的取樣管線在減壓閥下游安裝安全閥，當(dāng)減壓閥失效時，保護下游的管線。

2 布置安全閥需考慮的因素

安全閥是壓力容器和其他受壓力設(shè)備上重要的安全附件，在布置過程中主要從下面四個方面考慮：

2.1 入口管線的設(shè)計

（1）安全閥入口管道為了避免低點積液，應(yīng)使安全閥位于高點，管道坡度從安全閥到被保護對象由高到低。

（2）安全閥的入口管線應(yīng)盡可能短，長度通常 ≤0.5 m，這樣便于管道內(nèi)介質(zhì)更快觸發(fā)安全閥工作，；當(dāng)安全閥入口管道較長時應(yīng)進行核算，其總壓降不超過該閥設(shè)定壓力（表壓）的3 %，可以采取擴大管徑來減小壓力降，如擴大管徑，使用的大小頭應(yīng)盡量和安全閥入口法蘭連接。

（3）安全閥入口管道的直徑必須等于或大于安全閥進口法蘭的直徑。

（4）安全閥入口管道上應(yīng)采用長半徑彎頭（R≥1.5DN）。

2.2 出口管線設(shè)計

（1）安全閥的出口管線為避免出口管線上有積水存在，一般從安全閥到第一個彎頭由高到低設(shè)有2%的坡度。

（2）安全閥出口直管段應(yīng)盡可能短，在與第一個彎頭之間無支架時，兩者之間宜直接連接。

（3）安全閥出口管道的直徑必須等于或大于安全閥出口法蘭的直徑，使用的大小頭應(yīng)盡量和安全閥出口法蘭連接，對于較長的出口管道，應(yīng)進行阻力降核算，管道壓力損失不宜超過開啟壓力的10%。

（4）安全閥出口管道直接向大氣排放應(yīng)考慮以下各點：a） 安全閥出口管直接排入大氣時，易使介質(zhì)直接向上排出，排出位置應(yīng)設(shè)置在安全處，主要遠離有人出入的地方，需避開設(shè)備、平臺、梯子、電纜等。b） 安全閥出口管在水平直管段處如存在地點，易開直徑φ6 mm～10 mm 小孔來排液。

（5）安全閥排放時出口管道會產(chǎn)生熱應(yīng)力、機械應(yīng)力和排出反作用力，此應(yīng)力會傳遞到安全閥、入口管道、固定管嘴和相連的容器壁上，在布置出口管道時應(yīng)適當(dāng)設(shè)置支撐或增加柔性，以克服安全閥與設(shè)備管口根部的彎矩和剪力、出口管自重、振動的熱脹等力的作用，但不能對出口管道強制性定位。

2.3 安全閥安裝需考慮的因素

（1）設(shè)備和管道上的安全閥必須垂直向上安裝，保證安全閥可以正常工作。

（2）安全閥盡可能靠近安裝保護對象上，最好直接連接在設(shè)備管嘴和管道壓力高點處，使需排放的介質(zhì)易進入安全閥。

（3）為避免湍流影響，安全閥應(yīng)安裝在減壓閥、孔板與流量計噴嘴、彎頭等足夠遠的地方。

（4）安全閥必須安裝在遠離壓力源且壓力較平穩(wěn)的地方，如壓縮機出口管上的閥門，其波峰值接近安全閥的設(shè)定壓力值，需遠離；又如有壓力表的地方壓力穩(wěn)定，安全閥宜靠近安裝。

（5）長距離的水平管道末端容易雜質(zhì)積聚，所以安全閥不應(yīng)安裝在其末端，避免堵塞影響安全閥的工作。

2.4 安全閥檢修需考慮的因素

（1）安全閥周圍必須有足夠的操作空間，易于調(diào)節(jié)、檢查和維修并能從操作平臺進行檢修。

（2）尺寸大，重量重，安裝位置周邊物項多的的安全閥在檢修時需考慮分拆然后將關(guān)鍵部件利用吊車放置在適宜地方檢修，需設(shè)置相應(yīng)的吊車和檢修平臺。

3 結(jié)論

綜上，在布置安全閥時需要考慮多方面因素，首先安全閥需實現(xiàn)的功能決定其應(yīng)布置的首選位置，不過在布置時既要考慮如何使閥門功能實現(xiàn)最大化，又要考慮閥門周邊其他物項的情況以便決定管道的走向，安裝和檢修的方式，全面考慮衡量最終給予安全閥一個合理的布置。

參考文獻：

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