安全閥是一種本質(zhì)安全的保護措施,通過彈簧力和介質(zhì)力自動起跳,沒有任何人工參與和外力參與,從而防止了人為的誤操作而帶來的安全事故。
安全閥的功能是通過下列動作過程來實現(xiàn)的:當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到最高允許壓力時,安全閥能準(zhǔn)確地開啟,并隨著系統(tǒng)壓力的升高能穩(wěn)定地排放,并在額定的排放壓力下能排放出額定數(shù)量的工作介質(zhì),當(dāng)系統(tǒng)壓力降至一定值時應(yīng)及時關(guān)閉,并在關(guān)閉狀態(tài)下,保持必需的密封性。
安全閥的種類
安全閥按其整體結(jié)構(gòu)及加載機構(gòu)的不同,常用類型為彈簧加載式安全閥、平衡波紋管式安全閥和先導(dǎo)式安全閥。
1、彈簧加載式安全閥是普通安全閥
借助彈簧的關(guān)閉力來克服由閥瓣下方介質(zhì)壓力所產(chǎn)生作用力。如果介質(zhì)對人身和環(huán)境無危害,例如無毒、非易燃易爆或者價格低廉,例如空氣,那么可以直接排放到大氣中,這種情況下使用普通安全閥。
2、平衡波紋管式安全閥
該波紋管的有效面積等于閥座密封面的面積,用來抵消作用于設(shè)定壓力上背壓的影響。適用于高溫高壓、背壓高或者介質(zhì)不能直接排放到大氣中的工況。
3、先導(dǎo)式安全閥
先導(dǎo)式安全閥通常由一個活動的不平衡閥瓣的主閥和一個外部的導(dǎo)閥(活塞)組成,依靠從導(dǎo)閥排出介質(zhì)來驅(qū)動或控制主閥的開啟和關(guān)閉,較平衡波紋管式安全閥,其背壓補償系數(shù)更高,把背壓對動作特性的影響降低到最小限度,排放量大。例如反應(yīng)釜在超壓的過程中介質(zhì)排放量非常大,如果使用平衡波紋管式安全閥最多需要16臺,如果選擇先導(dǎo)式安全閥,使用8臺就足夠了,甚至更少。會為用戶帶來很多優(yōu)勢,如安裝量減少、維修量減少、工程量降低以及維護方便。當(dāng)然先導(dǎo)式安全閥技術(shù)復(fù)雜程度較高,對于操作人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。
安全閥安裝注意事項
安全閥屬于精密型的機械儀表,對它的安裝、使用要求比較高。對于連續(xù)流程工業(yè)來說,一套裝置在建成后,會經(jīng)過吹掃、氣密、試壓等幾道工序,然后進(jìn)行投料試車。用戶常犯的一個失誤是,在吹掃時就將安全閥安裝在工藝管道上,由于安全閥處于關(guān)閉狀態(tài),吹掃過程中,雜物進(jìn)入安全閥入口,打壓測試時,安全閥起跳,回座時由于有雜物,安全閥就會失效。
按照國家標(biāo)準(zhǔn),在進(jìn)行吹掃時,須采取以下措施:
安全閥允許安裝在工藝管道上,但安全閥的入口要增加盲板,進(jìn)行密封。
不安裝安全閥,將安全閥與工藝管道的連接處使用盲板進(jìn)行密封,在試壓結(jié)束后將安全閥進(jìn)行回裝。
安全閥上鎖,但該措施存在一個風(fēng)險,可能由于操作人員的疏忽而忘記拆除,造成安全閥無法正常工作。
安全閥的加工制造難點
如何保證安全閥準(zhǔn)確起跳、具有良好的機械性能、有效密封、穩(wěn)定排放等等,涉及到很多基礎(chǔ)學(xué)科,例如流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)等,還必須要建立數(shù)學(xué)模型。
加工制造主要有以下難點:
難點一:彈簧是安全閥的關(guān)鍵零部件之一,其質(zhì)量直接影響到安全閥性能的穩(wěn)定性。安全閥的整體壓力是通過調(diào)整彈簧的壓縮量獲得的,在安全閥的結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)確定的情況下,彈簧的彈性系數(shù)的穩(wěn)定性決定了安全閥的排放壓力、回座壓力、開啟高度和力學(xué)性能是否能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
彈簧的彈性系數(shù)受溫度影響,從自控的角度來說,彈簧的溫漂、零漂與對彈簧材料溫度的控制有關(guān),尤其是特殊彈簧,國內(nèi)在這方面還存在一定差距。
難點二:從工業(yè)應(yīng)用來說,安全閥屬于靜設(shè)備,但它的內(nèi)部有一個動部件,安全閥應(yīng)有合理的結(jié)構(gòu)形式及良好的機械性能,保證在運行的過程中閥瓣不發(fā)生卡澀現(xiàn)象。
難點三:建立閥體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的流體力學(xué)模型。
難點四:噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計要能夠保證介質(zhì)非常穩(wěn)定地排放。
難點五:安全閥的密封性能主要是通過閥瓣和閥座實現(xiàn)的,其加工精度對于安全閥的密封性能有很大影響,通常采用在表面堆焊硬質(zhì)合金的方法提高密封性能和耐磨壽命,堆焊的工藝比較復(fù)雜,較難控制。
以上難點是可以通過技術(shù)改進(jìn)不斷完善的,最主要的難點是質(zhì)量控制,即使所有的零部件經(jīng)檢驗合格,但組裝過程中操作人員的操作水平、工作態(tài)度,以及調(diào)試過程中的把關(guān)控制,都有可能產(chǎn)生人為偏差,從而影響安全閥的性能。