(1)阀门定义:阀门是安装在压力容器、受压设备及连接管道上的机械产品,它具有可动机构,用于控制介质的流向。
(2)公称通经:这是指阀门与管道连接处管道的名义直径,以毫米为单位,通常用DN表示。
(3)安全阀特性:安全阀是一种自动阀门,它能够利用介质本身的力来排出一额定数量的流体,以防止系统内压力超过预定安全值。当压力恢复正常后,安全阀会自行关闭并阻止介质继续流出。
(4)工作压力与温度:工作压力P是指阀门在介质使用温度下的压力,而工作温度T则是指阀门在介质下的工作温度。
(5)整定与回座压力:整定压力Ps是安全阀开始开启的预定压力,而回座压力Pr则是指安全阀达到排放状态后,介质压力下跌至阀瓣重新与阀座接触时的静压力。
(6)启闭压差:启闭压差△Pbl是安全阀整定压力与回座压力之差,通常用整定压力的百分数表示。
(7)排放与开启高度:排放压力Pb是整定压力与超过压力之和,而开启高度h则是指阀瓣离开关闭位置的实际升程。
(8)流道面积与排量系数:流道面积A是指阀进口端到关闭件密封面间流道的最小截面积,用于计算理论排量。排量系数Kd则是阀门实际排量与理论排量的比值。
(9)密封试验压力:密封试验压力Pt是在进行密封试验时规定的压力,一般取整定压力的90%作为密封试验压力。
(10)出厂试验:这是指产品在出厂前所进行的壳体强度、密封性以及开启压力的试验。
主要包括阀体、阀座、阀瓣、调节圈、弹簧、阀杆、阀盖和阀帽等部件。
根据不同的分类标准,安全阀可以分为多种类型。例如,根据其结构特点,可以分为弹簧式、杠杆式和脉冲式等;而根据其用途和性能,则可以分为微启式和全启式等。
安全阀必须满足运行的安全性和经济性,其动作过程应具备灵敏的开启、足够的排放、及时的回座以及可靠的密封。
(1)对于整定压力大于0Mpa的蒸汽用安全阀或介质温度超过235℃的空气或其他气体用安全阀,应具备防止介质直接冲蚀弹簧的措施。
(2)蒸汽用安全阀需配备扳手,当介质压力达到整定压力的75%以上时,应能利用扳手提升阀瓣,且扳手不应阻碍阀的动作。
(3)对于有毒或易燃性介质的安全阀,必须采用封闭式结构,并确保阀盖和保护罩垫片处无泄漏。
(4)为确保安全阀的稳定性和可靠性,防止调整弹簧压缩量的机构松动或随意改变已调定的压力,必须设置防松装置并加铅封进行锁定。
(5)阀座应稳固地固定在阀体上,不得出现松动现象。对于全启式安全阀,应设有专门机构来限制其开启高度,以确保安全阀的正常工作。
(6)安全阀在设计上应具备足够的强度和稳定性,即便部分部件损坏,仍应能达到额定排量。特别是当弹簧破损时,阀瓣等关键零件不会飞出阀体外,确保使用安全。
(7)对于存在附加背压力的安全阀,应根据背压的大小和变化情况,合理设置背压平衡机构,以保持安全阀的稳定性能。
(8)先导式安全阀的导阀和主阀都应进行密封性和开启动作的试验,确保两者都符合标准规定的性能要求。
安全阀的动作原理主要依赖于弹簧预紧力与介质作用力的平衡。随着介质压力的提高,阀门密封件之间的相互压紧力会逐渐减少。当介质压力达到开启压力时,相互压紧力为零,安全阀随之开启。这一过程中,弹簧预紧力与介质作用力达到动态平衡,即满足:Fd=Ps.S。
鉴于安全阀在工业领域的重要性,世界各国都制定了相应的标准和法规来规范其设计、制造及使用。我国的安全阀标准体系也在不断完善中,目前采用的标准包括GB/T122GB/T122GB/T12243等,同时还有ZB-J98-013等针对特定领域的安全阀技术条件。此外,美标API520/API526/API527也在国际上广泛应用。
为全面检验安全阀的技术性能指标,必须进行全性能试验。这种试验要求模拟实际运行状态甚至超过实际运行状态的高温和高压条件。试验装置不仅包括高温高压容器等设备,还需要配备各种参数的快速测定仪器。然而,由于这种试验装置的耗资巨大且维护成本高昂,因此在实际应用中通常只对关键安全阀进行此类全面检验。校验则是其中的一部分重要环节主要针对开启压力和密封性进行测试确保安全阀在出厂前就具备良好的性能表现。
安全阀的校验时机取决于其使用环境和条件的变化情况以及相关标准和法规的要求。通常建议定期进行校验以确保其始终保持良好的工作状态和性能表现。此外在某些特殊情况下如介质性质发生改变或使用环境发生变化时也需要及时进行校验以确保安全阀的安全性和可靠性得到保障。
回座压力,作为安全阀性能的关键指标之一,指安全阀在达到排放状态后,介质压力下降至一定值时,阀瓣重新与阀座接触,开启高度变为零,此时阀门进口处的静压力。回座压力的合适范围对介质和能量的损失、排放量以及阀门的稳定运行至关重要。在满足排放量的前提下,应尽量调高回座压力,以降低不必要的损失。
回座压力的调整依赖于调节圈,其原理在于调节圈与阀芯之间的间隙。间隙越小,喷出时的阻力越大,阀芯下降的力也越大,从而不易回座;反之,间隙越大,阀芯越容易回落,回座压力也随之升高。
对于仅设下调节圈的安全阀,向上调整调节圈可降低回座压力,向下调整则可升高回座压力。而对于设有上下调节圈的安全阀,则可通过调整上下调节圈的距离来改变回座压力。距离减小,回座压力降低;距离增大,回座压力升高。
安全阀的校验方法包括现场校验和校验台校验。在条件允许的情况下,现场校验是更可靠的选择,因为它更贴近实际运行工况。现场校验的优点在于便于对焊接式安全阀进行校验,并能准确测定回座压力。然而,其缺点也显而易见,包括校验时间长、系统需反复升压、不经济且稍显危险,同时无法进行密封性试验。
常温校验台主要解决常温介质和工作温度250℃以下的安全阀的整定和检漏问题。它能确定安全阀开启压力的较小误差范围,节省新装安全阀的调整时间,降低劳动强度和能源消耗,同时减小工作危险性。但需注意,由于弹簧在高温下会变软,因此常温校验台无法校验回座压力。
常温校验通常使用空气、氮气和水作为介质(在压力超过20Mpa时使用)。应避免使用氧气、氢气、乙炔气等易燃、助燃或有毒有害介质进行校验,同时也要注意煤油、汽油、柴油等介质也不能作为校验介质。此外,虽然二氧化碳气体无毒不燃,但其容易结冰并堵塞管路,因此在使用时需特别小心。
在安全阀的校验过程中,首先需要将带压力的介质引入安全阀的进口,待介质压力升至安全阀开启状态时,记录此时的开启压力,并进行必要的调整,以确保其达到规定的开启值。接下来,当压力降至规定值(通常是开启压力的90%)时,通过观察压力表或其他法定方法,检查安全阀是否有介质泄漏,从而完成密封性校验。
安全阀的修理主要集中在密封面的修复上,这要求密封面材料具备高强度、抗冲击韧性、高硬度以及耐高温和耐腐蚀的特性。常见的密封形式包括平面密封、锥形密封和球形密封,其中平面密封应用最为广泛。在修理过程中,需要根据密封面的材质和损坏程度选择合适的修复方法,如更换非金属密封环或采用研磨的方式修复金属密封面。同时,还需要使用适当的研磨工具和材料,如研磨平板、磨头以及氧化铬、白刚玉等磨料,以确保研磨过程的顺利进行。
研磨的原理在于,当研磨剂被施加在磨具上并受到工件与磨具的共同压力时,部分磨料会嵌入磨具内部。在磨具与工件进行复杂相对运动的过程中,这些磨料会在两者之间进行滑动和滚动,从而产生切削和剂压作用,使得工件表面的一层凸峰被磨去。同时,研磨剂还会发挥其化学作用,迅速在工件表面形成一层氧化膜。
此外,安全阀的金属铭牌上应详细标注以下内容:型号、规格(包括通径)、压力等级、流道直径、公称压力、使用温度和介质、额定排量系数、制造厂及制造批准书编号、出厂年月、产品编号以及检验合格标志和开启压力等信息。
在高压校验过程中,需要注意几个关键点。首先,高压安全阀在开启时会发出较大的声音,特别是对于大口径的安全阀;其次,高压安全阀的开启过程中会产生较大的振动;再者,由于开启时的反冲力很大,因此法兰连接处的材料必须具备优良的质量;此外,弹簧的调节需要非常谨慎,因为高压安全阀的弹簧较粗,只能进行微调;同时,还需注意高温高压环境对校验结果的影响,因为弹簧在高温时可能会变软;最后,校验过程中使用的气流和水流必须经过严格的过滤处理。