泄压阀基础知识3——安全阀的操作基础(图文)

泄压阀基础知识3——安全阀的操作基础

在前两期中，探讨了弹簧式安全阀和先导式安全阀(POSRV)的基本原理及应用场景。作为小编翻译整理Baker Hughes工程师介绍的三种类型的泄压阀文章的第三篇，这里将聚焦安全阀的核心操作机制及其广泛的应用领域。

安全阀(SV)是一种弹簧加载的泄压装置，由上游介质的静压驱动，具备迅速开启或“跳启”的特性。这类阀门主要用于可压缩流体，尤其是蒸汽系统。根据认证标准，安全阀能在不超过系统最大允许工作压力(MAWP)3%的超压条件下，有效保护设备免受损害。

安全阀的设计通常让弹簧暴露在外，便于检查和维护，无需拆解阀门。主要分为两种构造：一种是坚固的立柱式设计(图1)，适用于高压和高温工况；另一种是多用途支架式设计(图2)，适合低压和低温应用。

Figure 1: Side rod construction.

图1 立柱式设计

Figure 2: Yoke design.

图2 多用途支架式设计

安全阀的操作基础

如图3所示，当安全阀入口处的工作压力低于弹簧的向下力时，阀门保持关闭状态。为了确保阀座的严密性，工作压力应维持在设定压力的95%或以下。

Figure 3: Safety valve in closed position.

图3：安全阀关闭状态

当工作压力达到临界点时，如图4所示，蒸汽开始从阀座面溢入阀腔。在上调节环(G)与下调节环(O)之间形成的间隙中，流体的局部限制造成压力增加，作用于更大的面积，产生足以克服弹簧力的附加力。此时，阀芯脱离阀座，安全阀在设定压力下“跳启”。

Figure 4: Safety valve “simmer point.”

图4：安全阀临界点

一旦安全阀开启，上调节环(G)的位置引导蒸汽改变流向，增加提升力，促使阀芯达到全行程。如果上调节环(G)和下调节环(O)的位置调整得当，即可实现全行程开启(图5)。到达全行程时，限位挡块(M)接触盖板(P)，消除振动，增强阀门稳定性。蒸汽通过调节环上的排气孔(J)进入阀腔(H)，同时，主轴套圈(K)上升至浮动密封(L)之上固定位置。由于重叠环上两个直径差异，浮动密封和主轴间的工作面积扩大。蒸汽(H)通过主轴与浮动密封(L)及套圈(K)形成的次级间隙进入腔体(Q)，随后经由排出口(N)并通过管道排放接口(R)释放至大气中。额外蒸汽则流经浮动密封(L)与套圈(K)之间的间隙。

Figure 5: Safety valve at full lift position.

图5：安全阀全行程开启

关闭时，如图6所示，主轴套圈(K)下降至浮动密封(L)内，有效减小蒸汽从阀腔(H)的排出量。腔室(H)内的瞬时压力积累，其速率由排出口(N)控制，产生向下的弹簧加载力。压力与弹簧力的合力确保了阀门的快速精准关闭。碟片夹持器上方残留的蒸汽压力辅助弹簧，促使碟片返回阀座。关闭过程中的缓冲由下调节环(O)控制。

Figure 6: Safety valve closing.

图6：安全阀关闭

安全阀的特征

立柱结构

立柱位于安全阀体外侧，避免直接接触锅炉高温，保持相对稳定的温度。双立柱允许阀体随锅炉热胀冷缩，不影响安全阀性能，确保设定压力的稳定性和可预测性。

热敏碟片

热敏碟片(P)置于阀座上，构成安全阀的密封面。常用铬镍铁合金制造，具有优异的抗腐蚀性，即使在高温和高压条件下，也能保持阀座密封性。薄而弹性的边缘设计使碟片温度快速与蒸汽温度同步，减少因蒸汽节流至大气造成的变形。这种设计有助于压力辅助机械闭合，提高阀座密封性。热敏碟片为弹簧力提供低摩擦支点，均匀分布力于阀座区域，防止倾斜，保持与衬套同心，确保复位准确性，避免错位损坏。

盖板组件

盖板(P)迅速排出蒸汽，确保全行程开启。在排放过程中，盖板引导蒸汽至安全方向，隔绝弹簧与高温蒸汽，减少弹簧疲劳。

重叠环

调整上调节环(G)和下调节环(O)可优化排放，实现短暂预热和干净爆裂。适当微调重叠环(K)可借助压力辅助实现3%的排放效率。

常见行业与应用

安全阀广泛应用于电力行业，同时也服务于炼油/石化、化工、造纸、金属加工、矿业以及利用锅炉生产蒸汽的纺织等行业。典型应用场景包括锅炉、过热器、再热器、省煤器、给水加热器等。

综上所述，我们通过深入解析泄压阀的基础知识，认识了弹簧式安全阀、先导式安全阀及安全阀在操作与应用上的独特之处。这些装置作为防止爆炸、火灾和意外释放的最后防线，对于保障人员安全和财产保护至关重要。

相关阅读： 泄压阀基础知识1——弹簧加载式安全泄压阀

泄压阀基础知识2——先导式安全泄压阀的基本操作

标签:   米勒阀门