特种设备专业培训安全阀基础知识

特种设备专业培训 安全阀基础知识曹学锋,特种设备之安全阀,目 录一、安全阀的定义二、安全阀的基本特性和要求三、安全阀的分类四、安全阀的构造及工作原理五、安全阀的整定校验六、安全阀整定要求七、安全阀的检修八、安全阀相关文件,特种设备之安全阀,一、安全阀的定义安全阀是用于各种锅炉、压力容器和压力管道上，防止压力超过规定值的安全附件，它是一种自动机构，当压力超过规定值后自动打开泄压，而压力回降到工作压力或略低于工作压力时又能自动关闭。它的可靠性直接关系到设备及人身的安全。发电厂中，安全阀常用在锅炉汽包、集箱、高压加热器、除氧器、抽汽管道和供汽管道等容器和管道上。在化工厂中，安全阀常用在反应容器、储存容器、以及压缩气体设备。,特种设备之安全阀,二、安全阀的基本特性和要求1、安全阀的各种压力规定：最高允许压力：介质通过安全阀排放时，被保护容器内允许最高压力。运行压力：容器在工作中经常承受的表压力。容器的计算工作压力：进行容器壁厚强度计算的压力。全开压力：安全阀在全开启行程下的阀前压力，它又叫排放压力。整定压力：调整的使安全阀开启的入口压力。关闭压力：又叫回座压力，是安全阀开启后，当容器压力下降到该压力时安全阀关闭的压力。回差：指容器的工作压力同安全阀的关闭压力之差。背压：指在安全阀排出侧建立起来的压力。背压可能是固定的，也可能是变动的，影响着安全装置的工作，向大气排放时，背压为零。,特种设备之安全阀,2、对安全阀的工作要求1)当达到最高允许压力时，安全阀要尽可能开启到应达到的高度，并排放出规定量的介质。2)达到开启压力时，要迅速开启。3)安全阀在开启状态下排放时应稳定无震荡。4)当压力降低到回座压力时，应能及时有效地关闭。5)安全阀处于关闭状态下，应保持良好的密封性能。3、安全阀的排放能力是指在单位时间内流经安全阀的介质流量。安全阀的排放能力要保证能放掉系统中可能产生的最大过剩介质量，给予系统设备有效的保护。 总结一句话：即灵敏的开启 足量的排放及时的回座 可靠的密封,特种设备之安全阀,三、安全阀的分类1、按作用在阀瓣上的载荷形式分：杠杆重锤式和弹簧式（这两种电厂应用最广）。2、按作用原理分：直接作用式和间接作用式（电厂常见的是脉冲式安全阀）。3、按关闭件的开度分：微启式（主要用于液体介质）和全启式（主要用于蒸汽或气体介质）。4、按结构分类杠杆重锤式安全阀；弹簧式安全阀；5、按启座方式分脉冲安全阀；电磁泄压阀。6、其它分类：如压力、通径、温度等,四、安全阀的构造及工作原理 1、杠杆重锤式安全阀 1-反冲盘 2-重锤 3-杠杆4-阀瓣 5-阀座杠杆重锤式安全阀工作原理：重锤2通过杠杆3将重力作用在阀杆上，使阀瓣4紧压在阀座5上，保持阀门关闭。当容器内的压力大于重锤作用在阀瓣上的力时，阀瓣开启，蒸汽通过环形间隙高速流出，遇到反冲盘，使流束改变方向，产生的反作用力使阀杆进一步上升，开大阀门。调整反冲盘的位置，可以改变安全阀的升程和回座压力，调整重锤的位置，可以得到不同的开启压力。,特种设备之安全阀,2、弹簧式安全阀 1-阀体 2-阀座 3-阀盘 4-弹簧套筒 5-弹簧 6-喷嘴管 弹簧式安全阀工作原理全启式两段作用式弹簧安全门 当系统处于计算压力时，阀门处于关闭状态，阀瓣上受到介质作用力 和弹簧的作用力。当系统压力升到阀门动作压力时，某一瞬间，介质 开始产生泄漏，随压力的升高，阀瓣开始升起。 这种安全阀是随着容器内压力的升高而逐渐开启的，它是微启式安全 阀。当系统压力回到工作压力或稍低于工作压力时，安全阀关闭。,特种设备之安全阀,3、全启式两段作用式弹簧安全门 这种阀门有帮助增加阀门开度的专门机构。在阀瓣上增加面积和把阀 瓣的外沿做成折边的形状，也叫反冲盘式阀瓣，在阀座上增加一个调 整环，阀座入口管做成喷嘴形状。 全启式两段作用式弹簧安全门工作原理： 在阀门处于正常的关闭情况下，阀瓣上受到弹簧的作用力，阀瓣下受 到相当于喷嘴孔面积的作用力。当压力升高，阀门开启，开启是稳定 而均衡的，当继续开启时，压力作用到更大面积上，同时汽流在阀瓣 和喷嘴环之间流动，改变流向，反作用力即沿开启方向作用在阀瓣 上，安全阀迅速地打到全开启高度。 4、平衡式安全阀 波纹管平衡式安全门工作特性: 波纹管的直径等于阀座的直径，波纹内的压力等于大气压力，背压对 阀瓣的作用力为零。作用在阀瓣上下的力为介质压力乘阀瓣面积。 这种安全阀的阀套、阀杆、弹簧和弹簧腔室都被封住，所以不受介质 的腐蚀 污染,特种设备之安全阀,1-导向套 2-波纹管 3-阀盘 4-入口喷嘴 5、高压锅炉安全阀:,特种设备之安全阀,（a）图上调节环靠上，泄出的介质向外散开，（b） 图上调节环靠下，上调节环笼罩着喷嘴，泄出的介质向下弯曲，对阀芯产生较大的作用力，使得回座压力降低。,特种设备之安全阀,高压锅炉安全阀的结构特性 安全阀的起跳压力主要是通过调整螺栓改变弹簧压力。阀门上部装有杠杆机构，用于动作实验时手动提升阀杆。 阀体内装有上、下两个调节环，调节 下部调节环可对阀门的关闭起缓冲作用，如果发现阀芯提升不起来，下调整环应向上移动。 上调节环用来调节回座压力。6、脉冲式安全阀 脉冲式安全阀（主阀）工作原理 正常关闭状态下，作用在阀瓣（倒过来的，密封面在上表面）的力平衡。 当压力升高到起座压力时，脉冲阀开启，脉冲汽进入主阀，作用在活塞上，使阀杆向下移动，阀门开启。压力降到回座,特种设备之安全阀,7.电磁泄压安全阀 电磁泄压阀是防止锅炉蒸汽 压力超过规定值的保护装置， 在安全门动作之前开启，排 除多余的蒸汽，以保证锅炉 在规定压力下正常运行。同 时减少安全门的动作次数。 延长安全阀的使用寿命。电磁泄压阀工作原理 整套电磁阀由主阀、控制阀、 电磁线圈、APS控制器、 PS型三位控制开关和隔离阀 组成。控制阀设有高压和低压2个压力开关，由压力传感元件接 道的压力信号，当压力达到定值时，高压开关和低压开关动作，接通和 断开电磁线圈，使阀门打开和关闭。 蒸汽从主阀进口A进入B室，通过主阀瓣3和导向套2之间的间隙流入C室 控制阀阀瓣9在弹簧14和C室蒸汽压力作用下，保持关闭状态。B室和C室 压力相同。压力升到定值时，控制器的高压开关动作，电磁线圈通电， 电磁铁芯通过杠杆27将控制阀打开，蒸汽从D室迅速排开，C室的蒸汽压 力降低，主阀瓣上部B室的蒸汽压力大于主阀瓣下面的弹簧压力，使主阀 打开。,特种设备之安全阀,8、安全阀的密封 安全阀的质量和使用期限与其关闭件的密封面有密切的关系，密封面是安全阀最薄弱的环节。 密封面的材料必须具有抗侵蚀性和耐腐蚀性，有良好的机械加工和研磨性能，有弹性变形的能力。 当采用不同材料作为密封面时，为了防止密封面上形成角槽和遭致破坏，必须使较硬材料密封面的宽度大于较软材料密封面的宽度。a h平面密封b.d锥形密封c球形密封f.g刀形密封e.i带弹性密封面的密封,特种设备之安全阀,锥形密封那样阀瓣和阀座要有高精度的同轴度。在压力低于9.8MPa可靠，压力更高不适合。 锥形密封：适用于压力较高的场合，在制造精密并堆焊硬质合金的情况下，它能保证阀门开启时灵敏度高，动作稳定。 带弹性密封：又叫热阀瓣密封形式，它适用于高温介质中阀座和阀瓣有可能发生热变形的场合。当介质温度高，介质流过阀门发生节流，温度降低，在密封材料中造成温度梯度，引起密封材料热变形。这种形式中的弹性密封面较薄，受热均匀，因此热变形小。,特种设备之安全阀,特种设备之安全阀,四、安全阀的整定 1、电磁泄压阀整定 电磁泄压阀电气控制器是与之相连的容器中的压力致动的。控制器的构造是通过整定压力的10.5压差而接通和断开电气触点，在控制器内有双重压力控制开关。 图中调节螺钉A和调节螺钉B确定每个开关的操作点，当压力增加到“整定点”时，高压的压力开关C动作而形成继电器回路，而此回路使电磁阀线圈激磁，使电磁泄压阀开启。低压的压力开关D向继电控制装置提供一个低于高压压力开关的动作值，因而使电磁泄压阀关闭。这些动作压力可以进行非常灵敏的调节。,2、全量程安全阀的整定 对于新安装的安全阀，一般来说直接进行起跳试验就可，根据起跳结果判断是否要调整，调整步骤如下： 安全阀进行逐个调整。 试验过程中，注意锅炉压力变化。 当锅炉压力升高整定压力的80附近时，用手动机构开启安全阀进行吹扫，每只安全阀要吹扫5s左右，同时检查安全阀排放管和其它部位的膨胀量和安装质量。 当压力升至整定压力85左右时，除正在进行调整的安全阀之外，其它安全阀阀杆顶部应放置压阀杆垫块，用罩压住阀杆。压紧力不宜过大，轻轻的压住阀杆就可，以免压坏热阀瓣（阀瓣夹持圈）和使阀杆弯曲。 试验时必须装上手动开启装置，以便必要时手动排出蒸汽。 吹扫之后，如安全阀有泄漏，有两种可能性，其一是密封面上夹有异物，其二是下调节环顶住了阀瓣。此时应将锅炉压力降到整定压力的90以下，可用手动机构开启阀门吹扫异物。如仍制止不了泄漏，则再用手动机构将下调节环定位螺钉顺时针旋转一周，使下调节环稍微下降，即可制止泄漏。 继续升压，当压力到达整定压力时，安全阀起跳，同时到达全行程。经排放锅炉压力下降后应回座。试跳结果达到要求，阀杆上部放置压阀杆垫块，带上罩轻轻压住阀杆。依次将所有安全阀进行调试。全部调试好后，将锅炉压力降至80整定压力，将所有安全阀上的压阀杆,特种设备之安全阀,的垫块去除，装上手动机构，用自备锁 锁住，上、下调节环的定住螺栓铅封，即可投运使用。 无论什么时候，锅炉压力下降至整定压力的75以下时，不准用垫块压阀杆，可将往回拧松，以避免压紧力过大，压坏热阀瓣（阀瓣夹持圈）。 调试结果与规定的整定压力相比，如提前起跳的，应将调整螺栓稍微顺时针拧紧；到了整定压力而不起跳时，可稍微将调整螺栓反时针松缓一点，将阀门在整定压力下起跳。 到了整定压力，安全阀有蒸汽漏出，但阀门不起跳时，应反时针旋转下调节环，使阀门起跳。但每次调整不要过多，一般调节半圈（下调节环调整螺栓），最多不超过一圈（调整螺栓旋转一圈时，调节环约移动两牙）。当安全阀启闭压差过小或产生跳动时，应顺时针旋转下调节环，使下调节环下移，每次调整不准超过两圈。如仍满足不了要求时，顺时针旋转上调节环，使上调节环下降，启闭压差可变大，跳动就会消失。 当安全阀启闭压差过大时，反时针旋转上调节环，使上调节环上升，启闭压差可以变小。 调整上调节环，可改变启闭压差。最佳的调整是首先保证阀门的全行程前提下，可以调小启闭压差。在一般情况下调整上调节环，可得到满意的启闭压差，而不要变动调整套（导向套）。但当上调节环的调整的不到满意的启闭压差时才调整导向套，顺时针旋转导向套，提高阀瓣背压减少启闭压差。,特种设备之安全阀,安全阀产生频跳有两种情况，有时与安全阀排放动作同时产生，有时接近关闭时产生。无论哪一种情况均因启闭压差过小而产生的，在满足使用要求的前提下尽量不要调小启闭压差。频跳与排放动作同时产生时，提升导向套或下降上调节环位置，加大启闭压差，可消除频跳。另一种在接近关闭时产生频跳，大都是因下调节环处于过高位置所致，应下降下调节环。 阀瓣回座后有少量蒸汽泄漏时，用手动排放蒸汽吹出异物。如继续泄漏时则可用垫块压住阀杆，制止泄漏。当阀座温度达到均匀，即可制止泄漏。当仍制止不了时，则要研磨密封面。 起跳压力和回座压力的微小误差，就不要再调整。尽量减少调整次数，每次调整要等阀门各部温度下降平稳后进行，一般间隔半小时。 为保证人身安全，要调整上、下调节环、调整螺栓位置时，必须使锅炉压力下降到起跳压力的90以下进行。排放蒸汽时应远离阀门，不要靠近阀门，避免烫伤。 1、弹簧式安全阀 故障之一，密封面渗漏。原因有：密封面之间夹有杂物；密封面损坏。 这种故障要靠定期检修来预防。故障之二，灵敏度不高。原因有：弹簧疲劳；弹簧使用不当。 弹簧疲劳，无疑应该更换。弹簧使用不当，是使用者不注意一种公称压力的弹簧式安全阀，有几个压力段，每一个压力段有一种对应的弹簧。如公称压力为16公斤/厘米2的安全阀，使用压力是2.54公斤/厘米2的压力段，安装了1016公斤/厘米2的弹簧，虽也能凑合开启，但忽高忽低，很不灵敏,特种设备之安全阀,安全阀常见故障 故障现象： 安全阀排汽管出口有轻微的蒸汽排出。 安全阀附近有轻微且频率高的泄漏声。 原因分析： （1）锅炉房内环境温度（环境温度+25）太高，造成弹簧受力下降，介质冲刷造成结合面损坏，使安全阀微泄漏。 （2）检修中对检修工艺标准不熟练，检修质量标准不高。 处理方法 1）联系厂家根据安全阀的压力整定参数进行适当的压紧调整，直到无漏汽现场发生。 加强安全阀检修工艺的培训，提高员工的检修工艺水平。 （2）安全阀检修时，认真检查阀头、阀座结合面损害情况，根据检查制定结合面检修措施。 （3）阀门结合面修研过程中严格按照厂家检修工艺规程步骤的技术要求进行作业。 （4）严格执行检修文件包规定，阀芯、阀座结合面经过研磨后粗糙度达到0.025，达不到质量要求不能组装。 （5）提高运行人员操作水平，避免锅炉超压。,特种设备之安全阀,2018/7/29,21,六、安全阀的校验规则 1、安全阀在什么情况下需要校验 1）长期存放或第一次使用之前 2）定期校验 3）严重损坏和锈蚀的阀 4）阀门铭牌丢失的阀,特种设备之安全阀,2018/7/29,22,2、回座压力的调整意义和方法国标定义的回座压力指安全阀达到排放状态后，介质压力下跌至一定值，阀瓣重新与阀座接触，亦即开启高度变为零是，阀门进口处的静压力，回座压力太低太高都不好，太低将造成介质和能量的损失，太高则达不到排放量，造成阀门频跳，原则是在能达到排放量的情况下尽量的调高回座压力，降低介质和能量的损失。,特种设备之安全阀,2018/7/29,23,3、整定方法 回座压力是通过调节圈来调整的，调节的原理是间隙原理，间隙越小，喷出时阻力越大，托住阀芯下降的力越大，越不易回座，反之，间隙越大，阀芯越容易回落，回座压力越高。对于只有下调节圈的安全阀，调节圈向上调，回座压力下降，调节圈向下调，回座压力升高；对于有上下调节圈的安全阀，上下调节圈的距离减小，回座压力降低，上下调节圈的距离增大，回座压力升高。,特种设备之安全阀,2018/7/29,24,4、检验方法及优缺点安全阀校验有现场校验（在线校验）和校验台校验两种手段，条件允许下应该尽量在现场校验，因为现场校验更切合实际运行工况，因而更可靠。现场校验的优点：便于对焊接式安全阀的校验，可测定回座压力，测量准确。缺点是校验时间长，系统要反复升压，不经济，较危险，不可以做密封性试验。,特种设备之安全阀,2018/7/29,25,安全阀校验原理将带压力的介质通入被校验安全阀的进口处，待介质压力上升到安全阀开启状态，测得此时的压力，即位开启压力并进行调整至规定的开启值即完成开启压力的校验。然后在压力下降至规定值（开启压力的90%），用观察压力表或其它法定方法检查其有无介质泄漏，即密封性校验。,特种设备之安全阀,2018/7/29,26,七、安全阀的检修安全阀的修理主要是对安全阀密封面的修理，所以对安全阀密封面材料有较高的要求，基本要求是：有较高强度，可以承受较高的密封比压：有一定的抗冲击韧性，可以承受阀芯快速起跳回座的冲击：有较高硬度，可以承受介质冲蚀：不能生锈，否则很快泄漏：要耐高温，可以适用蒸汽等介质，不致高温变软：要耐腐蚀，可以承受酸碱等侵蚀。安全阀硬密封的主要形式有：平面密封、锥形密封、球形密封等，最常用的是平面密封。,特种设备之安全阀,2018/7/29,27,1、安全阀密封面的修理安全阀密封面有金属和非金属两种，非金属密封一般用于常温介质，金属密封多用于高温高压介质。非金属材质的密封面在损坏后，一般都将镶圈（密封环）拆下调换，不能拆下或无备件只能用车削加工。金属密封面在损坏不太严重的情况下，都采用研磨的方式。研磨分为粗磨和精磨。阀座和阀芯必须用平整的磨具进行分开研磨，不能对磨，因为对磨后出现沟漕，一经开启回座后即泄漏。,特种设备之安全阀,2018/7/29,28,2、研磨工具、材料 磨具：研磨平板：a、铸铁（用于粗磨）b、硬质合金（用于细磨）磨头（用于研磨阀座） 磨料：氧化铬、白刚玉280#、360#、600#W4、W2.5、W1.5 磨剂：油酸、机油、菜油、猪油,特种设备之安全阀,2018/7/29,29,3、密封面的研磨研磨是应用磨具和研磨剂，在研磨剂承受磨具一定的压力后，对工作表面进行微量磨削，从而使工件表面磨去一层极薄的金属，使工件表面获得高平整度和较高的表面光洁度等级，这种工艺加工过程叫研磨。 研磨的原理；研磨时，加在磨具上的研磨剂在受到工件和磨具一定的压力后，部分磨料被嵌入磨具内。当磨具与工件作复杂的相对运动时，磨料就在工件和磨具之间作滑动、滚动，产生切削和剂压，而使工件表面磨去一层凸峰，同时研磨剂起化学作用，很快形成一层氧化膜。,特种设备之安全阀,2018/7/29,30,安全阀名牌内容 1）型号、规格（通径） 2）压力等级 3）流道直径 4）公称压力 5）使用温度、介质 6）额定排量系数 7）制造厂、制造批准书编号 8）出厂年月 9）产品编号 10）检验合格标志 11）开启压力,特种设备之安全阀,八、安全阀的相关文件由于安全阀的重要性，世界各国都对安全阀的设计制造制定了许多相关标准和法规。我国早期的安全阀标准大都参照前苏联的安全阀标准。目前采用的安全阀标准有：安全阀安全技术监察规程（TSG ZF001-2006）GB/T12241-89（安全阀一般要求）GB/T12242-89（安全阀性能试验方法）GB/T12243-89（弹簧直接载荷式安全阀）ZB-J98-013-89（电站安全阀技术条件）API520/API526/API527（美标）,特种设备之安全阀,谢谢！,