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安全阀的校验与管理

安全阀的校验与管理
作者:华海恒辉 来源:信息中心   发布时间: 2009-3-12
1、安全阀的基本知识
1)阀门:安装在压力容器、受压设备及连接管道上,用以控制介质流向的、具有可动机构的机械产品的总称。
2)阀门的公称通经: 是指阀门与管道及所有其他附件连接处管道的名义直径,单位是毫米(用DN表示)。
3)安全阀:是一种自动阀门,能不借助任何外力而只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的安全值。当压力恢复正常后,在自行关闭并阻止介质继续流出的一种阀。4)工作压力P:阀门在使用介质温度下的压力。
5)工作温度T:阀门在使用介质下的温度。
6)整定压力Ps: 安全阀在运行条件下开始开启的预定压力。在该压力下,开启阀瓣的力与使阀瓣保持在阀座的力平衡。
7)回座压力Pr: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时,阀门进口处的静压力。8)启闭压差△Pbl: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来表示,只有当整定压力很低时,才用Mpa表示。
9)排放压力Pb: 整定压力加上超过压力(超过压力指超过安全阀整定压力所增加的压力,通常用整定压力的百分数来表示)
10)开启高度h: 阀瓣离开关闭位置的实际升程。
11)流道面积A:指阀进口端到关闭件密封面间流道的*小截面积,用来计算无任何阻力影响时的理论排量。对应于流道面积A的流道直径为do(喉径)。
12)排量系数Kd:阀门实际排量与理论排量的比值。
13)密封试验压力Pt:进行密封试验时规定的压力,在此压力下测量通过关闭件密封面的泄漏率。一般取整定压力的90%作为密封试验压力。
14)出厂试验;出厂前对产品所进行的壳体强度、密封性、开启压力的试验。

2、安全阀基本结构
1)阀体 2)阀座 3)阀瓣 4)调节圈 5) 弹簧 6)阀杆 7)阀盖 8)阀帽

3、安全阀的分类
1)按使用介质分:a:蒸汽用安全阀 b:空气及其它气体用安全阀 c:液体用安全阀
2)按公称压力分
a:低压安全阀:公称压力PN≤1.6Mpa b:中压安全阀:公称压力PN1.6~6.4Mpa
c:高压安全阀:公称压力PN6.4~80.0Mpa d:超高压安全阀:公称压力PN﹥100Mpa
3)按适用温度分:
a:超低温安全阀:t≤-100°C b:低温安全阀:-100°C~-40 °C
c:常温安全阀:-40 °C~120 °C d:中温安全阀:120 °C~450 °C
e:高温安全阀:t> 450 °C
4)按连接方式分:
a:法兰连接安全阀 b:螺纹连接安全阀 c:焊接连接安全阀
5)按开启高度分:
a:微启式安全阀:开启高度在do /40~ do /20
b:全启式安全阀:开启高度不小于do /4
c:中启式安全阀:开启高度介于微启式和全启式之间
6)按结构形式分:
a:杠杆重锤式安全阀 b:弹簧式安全阀 c:脉冲式安全阀(又称先导式安全阀)
d:微启式安全阀 e:全启式安全阀 f:全封闭式安全阀 g:半封闭式安全阀 h:敞开式安全阀

4、安全阀的基本要求
安全阀必须具备运行安全性和经济性两大要求,在动作过程中必须做到:灵敏的开启、足量的排放、及时的回座、可靠的密封。

对安全阀的基本技术要求:
1)整定压力大于3.0Mpa的蒸汽用安全阀或介质温度大于235°C的空气或其它气体用安全阀,应能防止排出的介质直接冲蚀弹簧。
2)蒸汽用安全阀必须带有扳手,当介质压力达到整定压力75%以上时,能利用扳手将阀瓣提升,该扳手对阀的动作不应造成阻碍。
3)对有毒或易燃性介质用安全阀必须采用封闭式安全阀,且要防止阀盖和保护罩垫片处的泄漏。
4)为防止调整弹簧压缩量的机构松动,以及随意改变已调好的压力,必须设有防松装置并加铅封。
5)阀座应固定在阀体上,不得松动,全启式安全阀应设有限制开启高度的机构。
6)安全阀即使有部分损坏,任应能达到额定排量,当弹簧破损时,阀瓣等零件不会飞出阀体外。
7)对有附加背压力的安全阀,应根据其压力的大小和变动情况,设置背压平衡机构。
8)对先导式安全阀应分别对导阀和主阀作密封性和开启动作试验,都应达到标准规定的性能要求。

5、安全阀的动作原理
向下作用于阀瓣的弹簧预紧力Fd,一部分用来抵抗介质作用力Po.S,另一部分产生阀门密封件之间的相互压紧力f,随着介质压力的提高,密封件间的相互压紧力随之减少,当介质压力达到开启压力Ps时,相互压紧力为零,安全阀开启,此时满足:Fd=Ps.S

6、安全阀相关标准
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:
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)

7、安全阀校验与维修
要**的检验安全阀的各项技术性能指标必须是进行全性能试验,试验*基本的要**具有实际运行状态,甚至超过实际运行状态。这种试验装置除了高温高压容器等设备外,还要具备各种参数的快速测定仪器,并保证具备大流量的高温高压蒸汽源,耗资巨大。

校验是安全阀试验的一部分,是制造厂出厂试验的主要项目。出厂前一般都用常温的安全阀校验台进行空气介质的开启压力整定和密封性试验。安全阀常温校验台只能做开启压力整定和密封性试验。

(1)安全阀在什么情况下需要校验
1)长期存放或**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
5)铅封损坏的阀门

(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。

(3)调整方法
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。

(4)校验方法及其优缺点
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。

安全阀常温校验台的优缺点:
a.解决常温介质和工作温度250°C以下的安全阀整定和检漏。
b.确定安全阀开启压力的较小误差范围,节约了新装安全阀的调整时间,降低了劳动强度,减小能源消耗和减小工作危险性。
c.存在运行温度与常温下的误差(弹簧在高温下变软),不能校验回座压力。

(5)常温校验所使用的介质
常温校验一般使用空气、氮气和水(压力在20Mpa以上使用)。氧气、氢气、乙炔气等易燃、助燃或有毒有害介质不能作为介质源校验。煤油、汽油、柴油等也不能作为介质源。二氧化碳气体虽无毒不燃,但容易结冰,堵塞管路。

(6)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。

8、安全阀的修理
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**: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,*常用的是平面密封。

(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。

(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

(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。

(4)安全阀金属铭牌应包含的内容
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

(5)高压校验的特点和注意事项
1)高压安全阀开启时声音很大,特别是大口径
2)高压安全阀开启是振动较大
3)开启时反冲力很大,故法兰连接处材料要好
4)弹簧调节不能很大,只能微调(高压安全阀弹簧较粗)
5)高压安全阀往往是高温高压的,常温校验时与工作情况存在误差(弹簧在高温时较软)
6)校验的气流、水流必须经过过滤
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