安全閥安裝設計中需注意的幾個問題

宮雪　聶科研

摘要：目前，應用于在安全閥上的安全裝置多以彈簧式安全閥較為常見，彈簧式安全閥是現(xiàn)代居家日常生活、大型工業(yè)生產線上，廣泛應用于壓力容器及壓力鍋爐上的重要安全附件。文章對安全閥設計及安裝角度進行了探討，闡述了安全閥在安裝設計過程中應注意的安全問題，從應力、腐蝕、振顫和進汽限制等方面闡述了安全閥設計時的注意事項。

關鍵詞：安全閥；安裝設計；應力；腐蝕；振顫；進汽限制 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH134 文章編號：1009-2374（2016）19-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.035

目前，隨著社會主義現(xiàn)代化市場經濟的不斷發(fā)展與科學技術的不斷進步，大量壓力容器和壓力鍋爐已成為居家生活、工業(yè)生產、大型企業(yè)日常生活與生產中常用的生產及家用設備。彈簧式安全閥是壓力容器及壓力鍋爐中使用最為廣泛的重要安全附件，確保彈簧式安全閥的正確安裝，可以保證壓力容器和壓力鍋爐在安全范圍內正常使用。彈簧式安全閥是壓力容器和壓力鍋爐工作狀態(tài)下，保證人民集體財產和安全的第一屏障，彈簧式安全閥主要通過自動設定壓力值的安全范圍，讓壓力容器及壓力鍋爐在設定壓力安全范圍內可以開展正常工作，避免高壓、高溫等多種突發(fā)情況，會造成安裝人員和使用人員的生命財產安全隱患。本文就彈簧式安全閥在設計使用過程中常見的問題進行闡述，從應力、腐蝕、振顫和進汽限制四個方面分別介紹了安全閥設計時的注意事項，希望在安全閥設計工作中，廣大設計人員能夠重復考慮并以借鑒。

1 彈簧式安全閥正確安裝四要素

第一，當啟動壓力容器及壓力鍋爐開始工作，達到并逐漸超過一定壓力數值即安全壓力數值時，可迅速、可靠地開啟彈簧式安全閥，使彈簧式安全閥能夠快速、恰當、安全地釋放壓力容器內所產生的超出過多壓力，維持壓力容器和壓力鍋爐內壓力恒定于一個安全的壓力范圍內，繼續(xù)工作。

第二，當排壓模式開始正常工作時，彈簧式安全閥能穩(wěn)定、高效、無震蕩地排放壓力容器和壓力鍋爐內壓力，維持壓力穩(wěn)定于一個持續(xù)水平。

第三，當壓力容器和壓力鍋爐壓力降低到工作安全壓力數值以下，彈簧式安全閥將會自動關閉，維持高壓容器密封狀態(tài)以保持容器內壓力恒定，當壓力容器和壓力鍋爐內壓力值超過工作安全壓力數值時，彈簧式安全閥再次開放以釋放出過高壓力，以保持壓力容器和壓力鍋爐能夠在彈簧式安全閥的配合下正常工作。

第四，在彈簧式安全閥的作用配合下，壓力容器和壓力鍋爐是在保持密閉空間狀態(tài)下容器中的壓力值維持于一定恒定數值壓力狀態(tài)，使壓力容器和壓力鍋爐始終在一定壓力范圍內恒定進行工作。

彈簧式安全閥在維持壓力容器和壓力鍋爐壓力安全工作的四個組成要素中，以彈簧式安全閥能穩(wěn)定、高效、無震蕩地排放壓力容器和壓力鍋爐內壓力，維持壓力穩(wěn)定于一個持續(xù)水平，這一安裝要素最為重要。對壓力容器和壓力鍋爐內出現(xiàn)的壓力變化情況具有高靈敏反應，應該是彈簧式安全閥維持壓力容器和壓力鍋爐安全工作的首要因素，彈簧式安全閥保持對容器內壓力變化有較高的反應靈敏度，是使壓力容器和壓力鍋爐安全工作的第一條件，如果彈簧式安全閥在一定程度上反應欠靈敏，易導致壓力容器和壓力鍋爐在生產過程中出現(xiàn)事故障礙，當壓力大大超過安全壓力警戒值，而彈簧式安全閥無法正常工作，則會導致壓力容器和壓力鍋爐安全系統(tǒng)破壞，導致正常的生活、工作和生產出現(xiàn)不堪設想的嚴重后果，所以開啟高效、安全的彈簧式安全閥設計安裝系統(tǒng)，應該從應力、腐蝕、振顫和進汽限制四個方面進行合理設計，做好這四方面的設計工作，即可保證彈簧式安全閥能夠正常運行，繼而達到保證壓力容器和壓力鍋爐工作安全，從而達到使壓力容器和壓力鍋爐安全工作的目的。

2 彈簧式安全閥安全工作的四要素

2.1 彈簧式安全閥的應力

在壓力容器和壓力鍋爐內部的彈簧式安全閥的設計安裝過程中，保證放空管與排汽管之間存在一定空間范圍內的間隙，允許液態(tài)系統(tǒng)壓力容器和壓力鍋爐在一定壓力范圍內感受熱膨脹變化時，彈簧式安全閥能夠動態(tài)感應壓力容器和壓力鍋爐內壓力變化情況。如果排氣管與放空管接觸固定在固定建筑物上時，對彈簧式安全閥產生束縛，易導致彈簧式安全閥出現(xiàn)扭轉，導致安全閥出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。另外，如果彈簧式安全閥排氣管下方疏水管活動度較大，無法約束彈簧式安全閥固定，同樣會出現(xiàn)彈簧式安全閥不穩(wěn)定的情況。

當壓力容器和壓力鍋爐內部產生蒸汽從排氣管排出時，可能出現(xiàn)以下問題：排氣管泄氣時向下產生反作用力，在該反作用力作用下，力量沿彈簧式安全閥閥體產生力矩，從而達到產生應力的效果。為此壓力容器和壓力鍋爐規(guī)范指出“在使用放空管時，交叉部分的面積不應小于其中安全閥泄放口的全面積，并且排汽管應盡可能短而直以避免過度的應力作用于安全閥上”。

2.2 彈簧式安全閥的腐蝕

根據壓力容器和壓力鍋爐在安裝設計時的需要，按照安全設計生產的規(guī)范要求，處于彈簧式安全閥內部結構中的閥門疏水管道需要長時間保持開放狀態(tài)，并可以依靠自通疏水管疏水排水。而彈簧式安全閥設計過程中，部分設計人員在設計安裝圖的過程中，往往疏忽了彈簧式安全閥疏水管道自通疏水排水的問題，導致錯誤地將疏水管道與建筑排水管道連在一起，由此造成了水流長時間駐留于彈簧式安全閥閥體內，長此以往易導致彈簧式安全閥閥體生銹，造成彈簧式安全閥閥體內部結構破壞，影響彈簧式安全閥安全使用效果，產生安全隱患。另一種情況是，設計者錯誤地將彈簧式安全閥的閥門疏水管道與壓力容器和壓力鍋爐的排污管道連接，引起排放物腐蝕彈簧式安全閥閥體，導致彈簧式安全閥閥體內部結構破壞。上述兩種彈簧式安全閥閥體錯誤的安裝方式，給壓力容器和壓力鍋爐帶來了極大的安全隱患，如果當壓力容器和壓力鍋爐排污壓力過高時，排泄物會噴射到安全閥集水盤的周圍，導致壓力容器和壓力鍋爐出現(xiàn)嚴重不良后果。另外，彈簧式安全閥在安裝設計過程中，還有一個問題值得設計研究者注意，要求彈簧式安全閥在一定范圍內保持較高的靈敏度，應在材質選擇時，選用剛度較小的彈簧作為彈簧式安全閥的設計原料。此外，在對設計原料彈簧的加工、安裝與調試過程中，彈性的好壞對于彈簧式安全閥在壓力容器和彈簧式安全閥上發(fā)揮較為良好的作用起著至關重要的決定性作用。因此，選擇剛度值較小的彈簧設計安裝在壓力容器和彈簧式安全閥上，可大大增強壓力容器和彈簧式安全閥的使用性能，改善彈簧式安全閥的作用，取得較好的安全保證和工作效率。

2.3 彈簧式安全閥的振顫

將彈簧式安全閥排放口朝下，會使壓力容器和彈簧式安全閥之間，因產生壓力過大、流量受限或因為排空管道系統(tǒng)由于管道橫切面積過小而引起產生巨大背壓，在放空管道彎頭過多的情況下，導致排空管道系統(tǒng)產生過高壓力，當排空管放置彎頭太多時，會因為壓力過高導致彈簧式安全閥起跳，由此引起在壓力釋放過程中，彈簧式安全閥出現(xiàn)較大幅度的強烈震顫，導致可能出現(xiàn)造成危及集體和個人財產和生命的安全隱患。當壓力容器和壓力鍋爐內的容器壓力達到一定啟動數值時，彈簧式安全閥起跳并開始工作，保持壓力釋放力度直至壓力容器和壓力鍋爐內的容器壓力內的壓力降低到一定安全范圍壓力值時，彈簧式安全閥停止工作，進入關閉狀態(tài)。因此，進入閥盤內的蒸汽壓力是決定彈簧式安全閥開關狀態(tài)的決定性因素，彈簧式安全閥的開關大小由蒸汽作用于閥盤上的接觸面積，來決定其開關的大小程度及彈簧式安全閥處于開發(fā)或者關閉狀態(tài)。如果蒸汽氣流量很大或者蒸汽壓力被限制時，那么很少量的蒸汽氣流壓力就不可能足以保證彈簧式安全閥閥體開發(fā)力度，導致彈簧式安全閥被頻繁啟動后，不能完全滿足壓力容器和壓力鍋爐中彈簧式安全閥被一次性開啟的目的，彈簧式安全閥反復開啟關閉，將一直工作到達到蒸汽容器開放彈簧式安全閥門，持續(xù)工作為止，這樣勢必造成彈簧式安全閥出現(xiàn)振顫情況。頻繁的振顫不僅會導致彈簧式安全閥閥座和閥盤的損壞，如果用螺栓將壓力容器和壓力鍋爐直接連接，同時使用柔軟度較高的墊片，那么因為振顫所造成的固定安全閥的螺母松動脫落就成為了不可避免的情況。

2.4 彈簧式安全閥的進汽的限制

介質流量是一種必須由壓力容器和壓力鍋爐和彈簧式安全閥門之間的進汽口來限制。根據我國鍋爐管理規(guī)范的明確規(guī)定：鍋爐本體和安全閥之間的接管或安裝尺寸“B”應“與相應的同樣直徑和壓力的安裝相比不太長。鍋爐和安全閥的開啟或連接面積應至少等于閥門入口處的面積”。

綜上所述，在彈簧式安全閥門設計安裝于壓力容器和壓力鍋爐時，應從應力、腐蝕、振顫和進汽限制等四個方面入手，確保彈簧式安全閥安全高效地工作。彈簧式安全閥的合理設計和安裝可以確保壓力容器和壓力鍋爐安全工作，從而達到提高生產效率、推進經濟發(fā)展、保證人身財產安全等多重目的。

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作者簡介：宮雪（1983-），女，遼寧營口人，大連派雷思諾科技發(fā)展有限公司設計人員，工程師，研究方向：化學工程與工藝；聶科研（1987-），男，遼寧撫順人，撫順才智人力資源服務有限公司設計人員，助理工程師，研究方向：過程裝備與控制工程。

（責任編輯：王 波）