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    安全閥工作原理及分類

    2015-05-07 13:16:15      點擊:

    安全閥工作原理及分類

    一、工作原理 

       安全閥是根據壓力系統的工作壓力自動啟閉壓力釋放,一般安裝于封閉系統的設備或管路上保護系統管道安全。

    安全閥是一種用于為了防止壓力設備和容器或易引起的壓力升高或容器內部壓力超過限度而發生爆裂的安全裝置。安全閥是壓力容器、鍋爐、壓力管道等壓力系統使用廣泛的一種安全裝置,保證壓力系統安全運行。  當容器壓力超過設計規定時,安全閥自動開啟,排出部分多余的介質,以防止系統壓力繼續升高,當系統壓力降低到某規定值時,閥門由能自動關閉,從而保證系統正常運行。防止容器或管線破壞。而當容器內的壓力降至正常操作壓力時,自動開啟泄壓,即自動關閉避免因容器超壓排出全部氣體,從而造成浪費和生產中斷。保證設備和管道內介質壓力在設定壓力之下,保護設備和管道正常工作,防止發生意外,減少損失。

      安全閥主要由閥座、閥瓣(閥芯)和加載機構三部分組成。閥座有的和閥體是一個整體,有的是和閥體組裝在一起的,它與設備連通。閥瓣常連帶有閥桿,它緊扣在閥座上。閥瓣上面是加載機構,載荷的大小可以調節。當設備內的壓力在一定的工作壓力范圍之內時,內部介質作用于閥瓣上面的力小于加載機構加在閥上面的力,兩者之差構成閥瓣與閥座之間的密封力,使閥瓣緊壓著閥座,設備的介質無法排出。當設備內的壓力超過規定的工作壓力并達到安全閥的開啟壓力時,內部介質作用于閥瓣上面的力大于加載機構施加在它上面的力,于是閥瓣離開閥座,安全閥開啟,設備內的介質即通過閥座排出、如果安全閥的排量大于設備的安全泄放量,設備內壓力即逐漸下降,而且通過短時間的排氣后,壓力即降回至正常工作壓力。此時內壓作用于閥瓣上面的力又小于加載機構施加在它上面的力,閥瓣又緊壓著閥座,介質停止排出,設備保持正常的工作壓力繼續運行。   

    所以,安全閥是通過閥瓣上介質作用力與加載機構上面的力,自行關閉或開啟以達到防止設備超壓的目的。要想保證安全閥的密封性能,必須閥座密封面和閥瓣密封面的平整度和表面粗糙度有嚴格的要求。

        

    二、分類    

    (1) 按使用介質分蒸汽用安全閥(通常以A48Y型為代表)空氣及其他氣體用安全閥(通常以A42Y型為代表)液體用安全閥(通常以A41H型為代表)    

    (2)  按公稱壓力分低壓安全閥:公稱壓力PN1.6Mpa的安全閥中壓安全閥:公稱壓力PN2.56.4Mpa的安全閥高壓安全閥:公稱壓力PN10.080.0Mpa的安全閥超高壓安全閥:公稱壓力PN100Mpa的安全閥    

    (3)  按適用溫度分超低溫安全閥:≤-100℃的安全閥低溫安全閥:-100<40℃的安全閥。常溫安全閥:-40<120℃的安全閥中溫安全閥:120℃至450℃的安全閥特別要指出的是,鑒于國內彈簧制造的實際情況,當安全閥用于350℃以上工況條件時,大都采用加散熱器或將閥蓋做成花籃式,以便彈簧能更好的散熱,使彈簧始終保持能在350℃以下工作,確保其剛度不變,從而保證安全閥的正確開啟和回座及其他性能要求。    

    (4)  按連接方式分別為法蘭接連安全閥。安全閥進口和管道連接法蘭形式,出口形式靈活。螺紋接連安全閥。安全閥進口和管道連接螺紋,出口形式靈活。焊接接連安全閥。安全閥進口和管道連接螺紋,出口形式靈活。    

    5) 按結構形式分根據結構特點或閥瓣最大開啟高度與閥座直徑之比(h/d),安全一般可以劃分為以下幾種:杠桿重錘式安全閥。彈簧式安全閥。利用壓縮彈簧的力來平衡閥瓣的壓力,并使其密封將閥芯壓緊在閥座上。參見如A42Y16C型安全閥。脈沖式安全閥。脈沖式安全閥又稱為先導式安全閥。它把主閥和輔閥設計在一起,通過輔閥的脈沖作用帶動主閥動作。這種結構通常用于大口徑、大排量及高壓系統。脈沖式安全閥如WFXD型。微啟式安全閥。閥瓣的開啟高度為閥座通徑的1/401/20,如A27W-10T、A47H16C安全閥。全啟式安全閥。如A47H16C型安全閥。閥瓣的開啟高度為閥座通徑的1/4。全封閉安全閥。如A47H16C型安全閥。半閉式安全閥。如A48Y-16C安全閥。敞開式安全閥。(A48Y-16C安全閥亦為敞開式)先導式安全閥。    

    (6) 按密封副的分類硬質合金對硬質合金密封副。適用于高溫高壓的場合,尤其是高溫高壓的過熱蒸汽。 2Cr132Cr13r密封副。使用于一般場合下的飽和蒸汽和過熱蒸汽,或溫度低于450℃其他介質的容器或管道上。閥座密封面為2Cr13,閥瓣密封面為硬質合金。使用于高壓蒸汽及流速比較大、易對密封面造成沖刷的其它介質。閥座密封面為合金鋼,閥瓣密封面為聚四氟乙烯。適用于石油或天然氣介質,密封要求嚴格,但工作溫度低于150℃的場合。密封副為奧氏體不銹鋼。這種安全閥的閥體,閥蓋多為奧氏體不銹鋼,應用于介質中含有酸、堿等腐蝕性成分的場合。    

    7) 按作用原理分類直接作用式安全閥。直接依靠介質壓力產生的作用力來克服作用在閥瓣上的機械載荷使閥門開啟的安全閥。先導式安全閥。由主閥和導閥組成,主要依靠從導閥排出的介質來驅動或控制的安全閥。帶補充載荷式安全法。在進口壓力達到開啟壓力前始終保持有一增強密封的附加力,該附加力在達到閥門開啟壓力時可靠釋放的安全閥。    

    8) 按動作特性分類比例作用式安全閥。開啟壓力隨壓力升高而逐漸變化的安全閥。兩段式安全閥。(突跳動作式安全閥)。開啟過程分為兩個階段,起初閥瓣隨壓力升高而比例開啟,在壓力升高一個不大的數值后,閥瓣在壓力幾乎不再升高的情況下急速開啟到規定的高度的安全閥。    

    9) 按開啟高度分類。微啟式安全法:開啟高度在1/401/20流道直徑范圍內的安全閥。制造維修、試驗、調整較方便,宜用于泄放量不大、要求不高的場合。同樣的泄放量,其直徑比全啟式大得多。 全啟式安全閥:采用噴嘴式閥座,介質流速增大,給閥瓣以沖力。利用反沖機構改變噴出介質的流向,將動量變為巨大的閥瓣升力,使閥瓣增加開啟高度。開啟高度不小于1/4流到直徑的安全閥。中啟式安全閥。開啟高度介于微啟式和全啟式之間的安全閥。    

    10) 有無背壓平衡機構分類背壓平衡式安全閥。利用波紋管、活塞或膜片等平衡背壓作用的元件,在閥門開啟前,使背壓對閥瓣上下兩側的作用力相互平衡,利用波紋管等將彈簧及導向機構等與介質隔開而防止這些重要部件因介質腐蝕而失效。還可防止開啟前與回座后泄漏。常規式安全法。不帶背壓平衡元件的安全閥。    

    11) 按閥瓣加載方式分類重錘式或杠桿重錘式安全閥。利用重錘直接加載或利用重錘通過杠桿加載的安全閥。此閥所加載荷不因閥瓣的升高而增加,結構簡單便笨重,限于中低壓場合。其加載機構對振動敏感,常因振動而泄漏。此閥適用于溫度較高的場合,但回座壓力一般較有的會降到工作壓力的70%以下才能保持密封,故不適用于持續運行系統。彈簧式安全閥。利用壓縮彈簧的力來平衡介質作用在閥瓣上的力,通過調整螺母,調整螺旋圈形彈簧的壓縮量,從而調整閥的開啟壓力。其結構緊湊、靈敏度較高。安裝位置不受嚴格限制。應用廣泛,對振動敏感差。且可用于移動式容器。彈簧力隨閥瓣開啟而變化,不利于閥瓣迅速開啟,長期高溫會影響彈簧力,因此用于溫度較高的容器上須考慮彈簧的隔熱或散熱,但使結構復雜。 氣室式安全閥。利用壓縮空氣加載的安全閥。

    彈簧安全閥工作原理         

    當安全閥閥瓣下的蒸汽壓力超過彈簧的壓緊力時,閥瓣就被頂開。閥瓣頂開后,排出蒸汽由于下調節環的反彈而作用在閥瓣夾持圈上,使閥門迅速打開。隨著閥瓣的上移,蒸汽沖擊在上調節環上,使排汽方向趨于垂直向下,排汽產生的反作用力推著閥瓣向上,并且在一定的壓力范圍內使閥瓣保持在足夠的提升高度上隨著安全閥的打開,蒸汽不斷排出,系統內的蒸汽壓力逐步降低。此時,彈簧的作用力將克服作用于閥瓣上的蒸汽壓力和排汽的反作用力,從而關閉安全閥。                                   

    彈簧安全閥結構特點          

    彈簧安全閥由閥瓣和閥座組成密封面,閥瓣與閥桿相連,閥桿的總位移量必須滿足閥門從關閉到全開的要求。安全閥的整定壓力主要是通過調整螺栓改變彈簧壓力來調整。閥門上部裝有杠桿機構,用于在動作試驗時手動提升閥桿。閥體內裝有上、下兩個調節環,調節下部調節環可使閥門獲得一個完整的起跳動作,上調節環用來調節回座壓力;刈鶋毫^低,閥門保持開啟的時間較長;回座壓力太高,將使閥門持續起跳和關閉,產生顫振,導致閥門損壞,而且還會降低閥門的排放量。上部調節環的最佳位置應能使閥門達到全行程。

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