工業(yè)鍋爐壓力安全閥選型要點(diǎn)

【資料簡(jiǎn)介】

　　特種設(shè)備，這一涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的設(shè)備和設(shè)施的總稱(chēng)，在國(guó)際上被稱(chēng)作“具有潛在危險(xiǎn)的設(shè)備”、“危險(xiǎn)性設(shè)備”或“特定危險(xiǎn)設(shè)備”。其兩大核心特征分別為涉及生命安全和危險(xiǎn)性大。為確保這些設(shè)備的運(yùn)行安全，國(guó)家設(shè)立了相應(yīng)的監(jiān)察范圍，主要針對(duì)可能造成群體傷害、他人傷害或產(chǎn)生較大社會(huì)影響的設(shè)備。在生產(chǎn)領(lǐng)域，我國(guó)安全監(jiān)察的特種設(shè)備主要包括承壓類(lèi)設(shè)備，如鍋爐、壓力容器和壓力管道。而安全閥，作為鍋爐、壓力容器及其他受壓設(shè)備的核心安全附件，其作用在于預(yù)防因生產(chǎn)裝置超壓而引發(fā)的爆炸事故，因此在化工裝置中占據(jù)著舉足輕重的地位。要深入理解安全閥，我們必須從其分類(lèi)、特性、選型以及安裝要求等多個(gè)方面入手。
 

　　一、工業(yè)鍋爐壓力安全閥選型要點(diǎn)的分類(lèi)與特性
 

　　安全閥，作為鍋爐、壓力容器及其他受壓設(shè)備的核心安全附件，其分類(lèi)與特性對(duì)于確保生產(chǎn)裝置的安全至關(guān)重要。根據(jù)不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，安全閥可分為多種類(lèi)型，每一種類(lèi)型都具有其的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。深入了解這些分類(lèi)與特性，對(duì)于我們更好地理解安全閥的功能和選擇合適的設(shè)備具有重要意義。
 

　　根據(jù)整體結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)的不同
 

　　安全閥因其整體結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)的差異，可被劃分為重錘杠桿式、彈簧式和脈沖式三大類(lèi)。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，彈簧式安全閥因其性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便而得到廣泛使用。
 

　　①重錘杠桿式安全閥
 

　　重錘杠桿式安全閥的設(shè)計(jì)原理在于利用重錘與杠桿的平衡來(lái)調(diào)控閥瓣的受力。通過(guò)杠桿原理，輕質(zhì)重錘能產(chǎn)生顯著的作用力，其效果通過(guò)調(diào)整重錘位置或質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)安全閥開(kāi)啟壓力的靈活把控。
 

　　優(yōu)點(diǎn)：
 

　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、調(diào)整便捷且精準(zhǔn)是重錘杠桿式安全閥的亮點(diǎn)。其載荷不會(huì)隨閥瓣提升而顯著增加，特別適用于高溫環(huán)境，如鍋爐和高溫壓力容器，因此曾被廣泛采用。
 

　　缺點(diǎn)：
 

　　然而，重錘杠桿式安全閥也存在不足。其結(jié)構(gòu)相對(duì)笨重，加載機(jī)構(gòu)易受振動(dòng)影響，可能導(dǎo)致泄漏問(wèn)題。此外，該類(lèi)型安全閥的回座壓力較低，開(kāi)啟后關(guān)閉及密封保持具有一定難度。
 

　　②彈簧式安全閥
 

　　彈簧式安全閥的工作原理是通過(guò)壓縮彈簧的力來(lái)平衡作用在閥瓣上的力。其螺旋圈形彈簧的壓縮量可以通過(guò)調(diào)整螺母進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)安全閥開(kāi)啟壓力的精確控制。
 

　　優(yōu)點(diǎn)：
 

　　彈簧式安全閥以其輕便緊湊的結(jié)構(gòu)、高靈敏度以及不受安裝位置限制的特點(diǎn)而受到青睞。此外，它對(duì)振動(dòng)的敏感性較低，非常適合用于移動(dòng)式的壓力容器上。
 

　　缺點(diǎn)：
 

　　然而，彈簧式安全閥也存在一定的不足。隨著閥的開(kāi)啟，作用在閥瓣上的載荷會(huì)發(fā)生變化，即彈簧壓縮量的增加會(huì)導(dǎo)致作用力的增大，這可能會(huì)對(duì)安全閥的迅速開(kāi)啟造成一定影響。同時(shí)，長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下工作的彈簧，其彈力可能會(huì)逐漸減小，因此在高溫容器上使用時(shí)，需要特別考慮彈簧的隔熱或散熱問(wèn)題，這無(wú)疑增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
 

　　③脈沖式安全閥
 

　　脈沖式安全閥的設(shè)計(jì)包含主閥和輔閥，其工作原理是利用輔閥的脈沖效應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)主閥。這種安全閥的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，一般僅適用于需要大量安全泄放的鍋爐和壓力容器。
 

　　2. 根據(jù)介質(zhì)排放方式的不同
 

　　安全閥的介質(zhì)排放方式各異，據(jù)此可分為全封閉式、半封閉式和開(kāi)放式三種類(lèi)型。
 

　　①全封閉安全閥
 

　　全封閉式安全閥的設(shè)計(jì)使得排氣時(shí)，所有氣體都通過(guò)專(zhuān)門(mén)的排氣管進(jìn)行排放，確保介質(zhì)不會(huì)向外泄漏。這種類(lèi)型的安全閥特別適用于裝有有毒或的容器。
 

　　②半封閉安全閥
 

　　半封閉式安全閥的設(shè)計(jì)特點(diǎn)在于，其排放的氣體并非全部通過(guò)排氣管，而是有一部分會(huì)從閥蓋與閥桿之間的間隙中泄漏出來(lái)。這種類(lèi)型的安全閥通常適用于那些介質(zhì)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的氣體容器。
 

　　③開(kāi)放式安全閥
 

　　開(kāi)放式安全閥的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是其閥蓋處于敞開(kāi)狀態(tài)，使得彈簧腔室能夠與大氣直接相連通。這種設(shè)計(jì)有助于降低彈簧的工作溫度。它特別適用于那些介質(zhì)為蒸汽或高溫氣體，且對(duì)大氣不產(chǎn)生污染的容器。
 

　　3. 根據(jù)閥瓣開(kāi)啟高度與流道直徑之比進(jìn)行分類(lèi)
 

　　安全閥可以根據(jù)閥瓣開(kāi)啟的最大高度與安全閥流道直徑之比進(jìn)行分類(lèi)，主要分為微啟式安全閥和全啟式安全閥兩大類(lèi)。
 

　　①微啟式安全閥
 

　　微啟式安全閥的特點(diǎn)在于其開(kāi)啟高度，它小于流道直徑的1/4，通常維持在流道直徑的1/40至1/20之間。這種安全閥的動(dòng)作方式屬于比例作用式，適用于液體環(huán)境，同時(shí)也可用于排放量極小的氣體場(chǎng)合。
 

　　②全啟式安全閥
 

　　全啟式安全閥的開(kāi)啟高度至少達(dá)到流道直徑的1/4，其排放面積與閥座喉部的最小截面積相等。這種安全閥的動(dòng)作方式為兩段作用式，需借助升力機(jī)構(gòu)才能開(kāi)啟。全啟式安全閥特別適用于氣體介質(zhì)的應(yīng)用場(chǎng)合。
 

　　4. 按作用原理分類(lèi)
 

　　安全閥可以根據(jù)其作用原理進(jìn)行分類(lèi)，主要分為直接作用式安全閥和非直接作用式安全閥兩大類(lèi)。
 

　　①直接作用式安全閥
 

　　直接作用式安全閥是直接受到工作介質(zhì)壓力的影響而開(kāi)啟的。它通過(guò)工作介質(zhì)壓力克服加載機(jī)構(gòu)施加于閥瓣的機(jī)械載荷，從而驅(qū)動(dòng)閥門(mén)開(kāi)啟。這種安全閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，響應(yīng)迅速，且具有良好的可靠性。然而，由于其載荷能力受限于結(jié)構(gòu)本身，因此不適用于高壓或大口徑的場(chǎng)景。
 

　　②非直接作用式安全閥
 

　　非直接作用式安全閥包括先導(dǎo)式安全閥和帶動(dòng)力輔助裝置的安全閥。先導(dǎo)式安全閥依賴(lài)于導(dǎo)閥排出的介質(zhì)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或控制，而導(dǎo)閥通常采用直接作用式安全閥或其他形式的閥門(mén)。此類(lèi)安全閥特別適用于高壓、大口徑的環(huán)境。其主閥設(shè)計(jì)為工作介質(zhì)密封式，或?qū)﹂y瓣施加遠(yuǎn)大于直接作用式安全閥的機(jī)械載荷，從而確保出色的密封性能。此外，先導(dǎo)式安全閥的動(dòng)作受背壓影響較小。但需注意，其可靠性取決于主閥和導(dǎo)閥的性能，響應(yīng)速度和可靠性可能略遜于直接作用式安全閥，且結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。
 

　　帶動(dòng)力輔助裝置的安全閥則借助外部動(dòng)力，在低于正常開(kāi)啟壓力時(shí)強(qiáng)制開(kāi)啟安全閥。這類(lèi)安全閥適用于開(kāi)啟壓力與工作壓力相近的場(chǎng)合，或需定期開(kāi)啟以檢查、清除粘著、凍結(jié)介質(zhì)的情況。同時(shí)，它也為緊急情況提供了強(qiáng)制開(kāi)啟的選項(xiàng)。
 

　　彈簧選型與計(jì)算全攻略
 

　　彈簧的選型和計(jì)算是一個(gè)涉及多個(gè)因素的過(guò)程，包括彈簧的剛度、維度、應(yīng)力和壽命等。首先，彈簧的剛度是彈簧在受力時(shí)抵抗變形的能力，其計(jì)算需要考慮彈簧的材質(zhì)、幾何形狀和纏繞方式等因素。其次，彈簧的維度計(jì)算涉及到彈簧的公差、線(xiàn)徑、螺旋線(xiàn)圈數(shù)、彈簧長(zhǎng)度和彈簧直徑等參數(shù)，這些參數(shù)的選擇需要根據(jù)工作條件和受力情況進(jìn)行合理的匹配。此外，彈簧在承受應(yīng)力時(shí)需要考慮應(yīng)力和壽命計(jì)算，確保彈簧在工作過(guò)程中安全可靠，并且能夠預(yù)測(cè)其使用壽命。
 

　　在選型過(guò)程中，需要根據(jù)工作條件計(jì)算出所需的彈簧參數(shù)，如彈簧剛度系數(shù)和自由長(zhǎng)度，并根據(jù)選型公式選擇合適的彈簧材料、線(xiàn)徑、圈數(shù)等參數(shù)。最后，正確的彈簧安裝方式和使用環(huán)境也是保證彈簧正常工作的關(guān)鍵因素，需要注意避免彈簧在工作中受到不良影響。
 

　　壓力彈簧的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，除彈簧尺寸外，更需要計(jì)算出最大負(fù)荷及變位尺寸的負(fù)荷；彈簧常數(shù)以k表示，當(dāng)彈簧被壓縮時(shí)，每增加1mm距離的負(fù)荷(kgf/mm)。彈簧常數(shù)公式(單位：kgf/mm)：K=(Gxd4) /(8xDm3xNc)。G=線(xiàn)材的鋼性模數(shù)：琴鋼絲G-8000；不銹鋼絲G-7300；磷青銅線(xiàn)G-4500；黃銅線(xiàn)G-3500。
 

　　此外，還需要考慮彈簧的安裝空間和尺寸，如彈簧的長(zhǎng)度、直徑、線(xiàn)圈數(shù)等參數(shù)，以確保彈簧能夠正確地安裝在工作環(huán)境中。最后，根據(jù)實(shí)際工作條件和需求，選擇合適的彈簧材料和規(guī)格，確保彈簧能夠滿(mǎn)足實(shí)際使用要求。
 

　　二.工業(yè)鍋爐壓力安全閥選型要點(diǎn)選型要點(diǎn)
 

　　在選購(gòu)安全閥時(shí)，需綜合考慮工作環(huán)境的壓力、口徑大小、介質(zhì)特性以及安全需求。不同類(lèi)型的安全閥有其的應(yīng)用場(chǎng)景和優(yōu)勢(shì)，選擇時(shí)需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行權(quán)衡。
 

　　安全閥參數(shù)的確定
 

　　在選購(gòu)安全閥的過(guò)程中，首先需要確定的是安全閥的公稱(chēng)壓力。這一參數(shù)的選擇，需要綜合考慮閥門(mén)所采用的材質(zhì)、其工作環(huán)境下的溫度以及系統(tǒng)能夠承受的最大工作壓力。通過(guò)這些因素的權(quán)衡，可以選定出合適的公稱(chēng)壓力，從而確保安全閥能夠滿(mǎn)足實(shí)際的工作需求。
 

　　②安全閥工作壓力等級(jí)的選定
 

　　在確定安全閥的工作壓力等級(jí)時(shí)，需參考?jí)毫θ萜鞯脑O(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度。要注意，安全閥的工作壓力與彈簧的工作壓力級(jí)是兩個(gè)不同的概念。
 

　　安全閥的工作壓力，即在正常工作時(shí)閥前所承受的靜壓力，應(yīng)與被保護(hù)系統(tǒng)或設(shè)備的工作壓力保持一致。而彈簧的工作壓力級(jí)，則是指特定彈簧所能適用的工作壓力范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)，安全閥的開(kāi)啟壓力(也就是整定壓力)可以通過(guò)調(diào)整彈簧的預(yù)緊壓縮量來(lái)進(jìn)行靈活控制。
 

　　因此，在選擇安全閥時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際所需的開(kāi)啟壓力來(lái)精確確定閥門(mén)的工作壓力級(jí)。
 

　　③安全閥的排放壓力Pd的確定
 

　　安全閥的排放壓力通常設(shè)定為整定壓力(即開(kāi)啟壓力)的1.1倍。對(duì)于蒸汽鍋爐而言，其安全閥的排放壓力則需調(diào)整為整定壓力的1.03倍。這樣的設(shè)定旨在確保在必要時(shí)，安全閥能夠有效地進(jìn)行排放，從而保障系統(tǒng)和設(shè)備的安全運(yùn)行。
 

　　④安全閥通徑的確定
 

　　安全閥的通徑選擇應(yīng)根據(jù)必需排放量來(lái)確定，確保安全閥的排放能力至少等于必需排放量。必需排放量是指在系統(tǒng)發(fā)生異常超壓時(shí)，為防止超壓所必須排除的量，它受到系統(tǒng)或設(shè)備的工作條件、容量以及可能引發(fā)超壓的因素等多種因素的綜合影響。
 

　　⑤材質(zhì)的選擇
 

　　在確定安全閥的材質(zhì)時(shí)，必須綜合考慮介質(zhì)的工作溫度、工作壓力、介質(zhì)特性，以及材料的工藝性和經(jīng)濟(jì)性等多個(gè)因素。這些因素將直接影響所選材質(zhì)是否能夠滿(mǎn)足安全閥的使用需求。
 

　　2. 工業(yè)鍋爐壓力安全閥選型要點(diǎn)特殊結(jié)構(gòu)的選定
 

　　對(duì)于那些開(kāi)啟壓力超過(guò)3MPa的蒸汽安全閥，或是介質(zhì)溫度高于320℃的氣體安全閥，推薦選用帶有散熱器的安全閥，即帶有翅片的安全閥。這是為了確保這些高壓力、高溫度條件下的安全閥能夠穩(wěn)定工作。
 

　　此外，如果安全閥需要承受額外的背壓，并且背壓的變化量超過(guò)了整定壓力的10%，那么就應(yīng)選用波紋管安全閥。這種安全閥結(jié)構(gòu)能夠有效地隔離介質(zhì)與彈簧及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，從而防止彈簧和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受到介質(zhì)的腐蝕。特別對(duì)于那些使用腐蝕性介質(zhì)的安全閥，這種波紋管安全閥更是的選擇。
 

　　③針對(duì)易燃且毒性為極度或高度危害的介質(zhì)，必須選用封閉式安全閥。若需配備提升機(jī)構(gòu)，則應(yīng)選擇封閉式帶板手安全閥。
 

　　④對(duì)于空氣、60℃以上的熱水或蒸汽等非危害介質(zhì)，適宜采用帶板手安全閥。
 

　　⑤液化槽(罐)車(chē)則應(yīng)選用內(nèi)置式安全閥。
 

　　⑥在泄放量大的工作條件下，宜選擇全啟式安全閥；而對(duì)于工作壓力穩(wěn)定、泄放量小的工況，微啟式安全閥則更為合適。對(duì)于高壓且泄放量大的情況，建議選用非直接起動(dòng)式安全閥，例如脈沖式安全閥。
 

　　⑦當(dāng)容器的長(zhǎng)度超過(guò)6米時(shí)，應(yīng)設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的安全閥。
 

　　⑦對(duì)于工作壓力較低的固定式容器，適宜選用靜重式(如高壓鍋)或杠桿重錘式安全閥。而對(duì)于移動(dòng)式設(shè)備，則應(yīng)選擇彈簧式安全閥。
 

　　⑧當(dāng)介質(zhì)較為稠厚且容易堵塞時(shí)，推薦采用安全閥與爆破片組合的串聯(lián)式泄放裝置。
 

　　接下來(lái)，我們將探討安全閥的安裝位置及要求。
 

　　工業(yè)鍋爐壓力安全閥選型要點(diǎn)的安裝位置有哪些要求？
 

　　①安全閥應(yīng)垂直向上安裝，確保其正常工作。
 

　　②安裝位置應(yīng)盡可能靠近被保護(hù)的設(shè)備或管道，以便及時(shí)響應(yīng)。
 

　　③安裝處需易于檢修和調(diào)節(jié)，并確保周?chē)凶銐虻目臻g進(jìn)行維護(hù)。
 

　　④對(duì)于壓力容器，安全閥應(yīng)安裝在容器本體液面以上的氣相空間，或連接點(diǎn)位于氣相空間的管道上。
 

　　⑤若容器、設(shè)備盛裝易燃、毒性或黏性介質(zhì)，可在安全閥前裝設(shè)截止閥，但需保證其流通面積不小于安全閥的最小流通面積，并始終保持常開(kāi)狀態(tài)。
 

　　⑥為減少閥門(mén)自重力影響，避免應(yīng)力疲勞和排放振動(dòng)疲勞，安全閥與截止閥應(yīng)反向安裝。
 

　　⑦對(duì)于可能被物料堵塞或腐蝕的安全閥，應(yīng)在入口前設(shè)置爆破片，并采取防堵措施如反吹掃、伴熱或保溫等。
 

　　⑧在管道上安裝的安全閥，應(yīng)選擇流體壓力穩(wěn)定且距波動(dòng)源適當(dāng)距離的位置，避免安裝在水平管道的死角處。
 

　　⑨對(duì)于液體介質(zhì)管道、換熱器或壓力容器等可能出現(xiàn)熱膨脹導(dǎo)致壓力升高的場(chǎng)合，安全閥可水平安裝，直接向下排出液體。
 

　　⑩對(duì)空緊急排放時(shí)，管口應(yīng)平整無(wú)尖銳邊緣，以防靜電放電。
 

　　?安全閥的安裝點(diǎn)背壓值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，確保其正常工作不受影響。
 

　　?安全閥的閥體應(yīng)平穩(wěn)支撐，確保其穩(wěn)定性。
 

　　?若介質(zhì)為極度和高度危害或易燃易爆介質(zhì)，安全閥的排出口應(yīng)引至安全地點(diǎn)并妥善處理。
 

　　同時(shí)，若兩個(gè)以上的安全閥共用一根排放管，其截面積應(yīng)不小于所有安全閥出口截面積的總和，但需注意氧氣或可燃?xì)怏w以及其他可能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)不能共用一根排放管。
 

　　針對(duì)不同介質(zhì)和場(chǎng)合，安全閥的安裝有哪些特殊要求？
 

　　①當(dāng)介質(zhì)具有腐蝕性時(shí)，為確保安全閥的耐用性，建議與爆破片組合安裝。
 

　　②若介質(zhì)高毒性，則應(yīng)選用密封的安全閥，以防止泄漏。
 

　　③對(duì)于高溫介質(zhì)，需注意高溫可能影響彈簧性能，因此宜避免選用彈簧式安全閥。
 

　　④對(duì)于關(guān)鍵位置或可能遭受火災(zāi)威脅的安全閥，建議設(shè)置噴淋保護(hù)，以確保其安全性。
 

　　⑤球罐用的安全閥則應(yīng)安裝雙安全閥，并確保任一安全閥都能滿(mǎn)足球罐的安全泄壓需求。
 

　　⑥為避免靜電對(duì)安全閥的影響，應(yīng)設(shè)置靜電跨線(xiàn)。
 

　　⑦為減少安全閥因反復(fù)啟閉而產(chǎn)生的顫振和損壞，應(yīng)盡量降低安全閥入口管道的壓力降，例如通過(guò)增大入口管徑和縮短入口管段來(lái)實(shí)現(xiàn)。