CIT-009 井下安全阀介绍-Chinese

安全阀培训讲义之一安全阀基本知识黄光禹编2010年9月目录1 安全阀的用途和作用原理2 对安全阀的要求2.1 对安全阀的基本要求2.2 有关安全阀性能的术语2.3 安全阀的主要性能指标3 安全阀的种类及其特点3.1 按作用原理分类3.2 按动作特性分类3.3 按开启高度分类3.4 按有无背压平衡机构分类3.5 按出口侧是否密封分类4 安全阀的主要结构型式5 安全阀的选用5.1 安全阀型号编制方法5.2 如何选择安全阀类型5.3 如何确定安全阀的流道直径和公称通径5.4 选用安全阀所需的数据6 安全阀的安装和试验要求6.1 安全阀的安装要求6.2 安全阀的试验要求1安全阀的用途和作用原理安全阀是锅炉、压力容器和其他受压设备的保护装置，用来防止受压设备中的压力超过设计允许值，从而保护设备及其运行人员的安全。

由于安全阀可以不依赖任何外部能源而动作，所以常常作为受压设备的最后一道保护装置。

从这个意义上说，它的作用是不能用其他保护装置来代替的。

当受压设备中介质的压力由于某种原因而异常升高，达到预先的设定值时，安全阀自动开启，继而全量排放，以防止压力继续升高；当介质压力由于安全阀的排放而降低，达到另一预定值时，阀门又自动关闭，阻止介质继续排出。

当介质压力处于正常工作压力时，阀门保持关闭和密封状态。

以下分别以弹簧直接载荷式安全阀和先导式安全阀为例，进一步说明安全阀的作用原理。

图1-1是弹簧直接载荷式安全阀的示意图。

当被保护设备中（即安全阀进口处）介质处于正常工作压力时，弹簧载荷大于介质静压力对阀瓣的作用力，使阀门处于关闭状态。

上述两个作用力的差值产生使阀瓣和阀座（统称为关闭件）密封面间相互压紧的力（即密封力）。

只要这个密封力足够大（相对于由密封面及介质状况决定的必需密封力而言），就能阻止介质泄出，使阀门达到必要的密封性。

如果介质压力升高，超过正常工作压力时，密封力就随之减小。

小到一定程度时，介质开始泄出（称为“前泄”）。

井下地面安全阀管理规定及操作规程一、日常管理规定：井下、地面安全阀是预防高压油气井发生事故时，控制事故进一步扩大的一套安全装置，地面安全阀装在采气树1#主阀上部（即2#主通径阀门上），井下安全阀装在距井口100m左右的井内油管管串上。

（井下安全阀开启压力为51 MPa-52 MPa，地面安全阀开启为10 MPa-15 MPa）。

1、每日对井下/地面安全阀控制柜，压力进行检查；2、对井下地面安全阀压力表行红线表示，（日常井下安全阀压力不得低于50 MPa，地面安全阀压力不得低于10.5 MPa）当压力低时及时补压；3、每日巡检时，注意对井下地面安全阀的地面液压管线各连接部位进行检查，如发现有渗漏现象及时整改，以免渗漏严重压力下降、导致井下/地面安全阀关闭；4、定期对控制柜内进行维护保养；5、定期检查液压油，不够及时添加；二、维护和保养：1、操作、维护保养应详细阅读使用说明书，了解各零部件功能和控制原理；2、井下、地面安全阀控制柜使用的液压油应根据厂家的要求来使用，更换补充液压油时应型号相同，否则会使操作的灵敏度降低和读取压力值不准。

三、操作规程：1、开井开井前应将井口的各阀门、压力表、截止阀检查一遍，开关位置符合要求，各压力表记录相关数据，控制柜上各阀应全部处于关闭状态。

在此之前对控制柜在额定工作压力情况下进行压力检测，管线、接头各处应无渗漏。

2、开地面安全阀将“切换阀”手柄指向地面安全阀，地面安全阀开关手柄指向“开”，用手动泵打压至15MPa，当井口无压力时，一般泵压至4 MPa，就可以打开地面安全阀：当井口有压力时，一般泵压至18MPa，就可以打开地面安全阀保证和维持地面安全阀全开的泵压为10 MPa-15 MPa：一般不要低于10.5 MPa，这时储能器才能起作用，它可以补偿温度和微渗漏的影响，泵压最高不要超过25 MPa，这时可取下地面安全阀的锁紧帽。

地面安全阀全开时，液压缸的指示杆的伸出长度19mm左右，全关时110mm左右。

安全阀知识介绍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最小截面积，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。

（14）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。

（15）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。

目录设计思想. . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .. . . . . .3设计原理. . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . .3安全问题及警告. . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .. . . . . .4最大关闭失效下入深度. . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . ..6开启程序.. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .7保持开启压力的准则. . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. ..8最大保持开启压力 . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... ..8最小保持开启压力. . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . (8)推荐的保持开启压力. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . .. . . . ... ..8 TRSV最大控制管线压力. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .. . . . ..9测试程序 . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .... . . . .10安装程序. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... .. . . . .11概述. . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .11隔离总成.. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .12 TRSV的安装.. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . .12操作及保养 . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .. . . . .13保养及修理 . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... .. . . . .. . . . .14新阀及检修过阀的测试. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .. . . .. . . . .14复制不受限制弹簧压缩及阀座插入工具.. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . . .15单个弹簧阀的装配工具. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .. . . . .15两个弹簧阀的装配工具. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . .. . . . .15拆卸指导. . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . .. . . . .16拆卸指导(单个弹簧的阀). . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . .17拆卸指导（双弹簧阀）. . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . .20装配指导. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . .23单弹簧阀的装配. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . .24双弹簧阀的装配. .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . .. .. . . . .28油管可回收式SCSSV通径指南.. . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . .33故障排除 . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . .34确定活塞的位移. . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . . .34故障排除表. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .. . . . .35将阀锁定在开启状态的程序. . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . . .37在已锁定在开启状态的TRSV内安装钢丝安全阀. . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . (38)装配图(单弹簧阀).. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .... . . . .39装配图(双弹簧阀) . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .. . . . . .. . . . . .. . . . .. . . .. . . . .. . . . .40设计思想哈里伯顿WellStar™油管可回收式安全阀是一种自平衡的瓣阀，它设计用于在井下某个位置实施关井。

井下安全阀的工作原理及技术分析【摘要】本文介绍了井下安全阀的工作原理和发展概况，分析了井下安全阀在活塞密封、阀板开关以及自平衡等方面在设计上的独特之处。

重点介绍了井下安全阀的技术改进、结构特征，以供同行的工作人员参考。

【关键词】井下安全阀技术分析原理在海洋油气井进行生产过程中，为防止井喷，常在生产管柱上连接井下安全阀，当井下流体出现异常，可以通过地面控制装置迅速关闭生产管柱的生产通道，防止井中高压流体涌出地面。

1 井下安全阀的结构和工作原理1.1 井下安全阀的结构井下安全阀在结构上分为活塞运动部分、动力弹簧部分、自平衡部分和阀板开关部分。

活塞运动部分主要由活塞和液控管线组成，该部分主要是用来传递地面液压系统的压力，并在液压力的作用下推动中心管；动力弹簧部分主要包括弹簧和中心管，中心管预先压缩弹簧，使弹簧在安装后就有一定的预紧力，当弹簧压缩中心管时，中心管需要继续压缩弹簧，因此动力弹簧部分决定着井下安全阀的开启压力大小，自平衡部分主要由钢球和自平衡本体组成，在阀板上下压力不相等的情况下可轻易实现阀板上下压力平衡的功能，阀板开关部分主要由阀板、橡胶密封件和阀座组成，是井下安全阀的核心，阀板和橡胶密封件与阀座的密封程度决定井下排气阀应对井喷等异常情况的能力大小。

1.2 井下排气阀的工作原理井下安全阀的开启：井下安全阀随油管下入井中设计深度，其侧面连有液控管线，延伸至地面，与地面的压力自动控制系统进行密封连接，组成一套完整的井下安全阀操作系统。

当油井进行正常生产时，地面的压力控制系统通过液控管线将压力传给井下安全阀的活塞部分，活塞推动中心管，并继续压缩弹簧，随着液控管线内的压力的升高，中心管先推开自平衡机构中的钢球，使阀板上下压力平衡，并最终推开阀板。

地面液控系统保持在设定的压力下，让井下安全阀保持在开启的状态。

井下安全阀的关闭：当井下流体的压力出现异常，则需在地面通过液压系统紧急切断液控管线内压力，在井下安全阀的弹簧的回复力的作用下，安全阀将紧急关闭阀板，使生产管柱的生产通道紧急关闭，从而实现安全阀的防井喷功能。

（资料性）使用A.1 总则以下有关操作的推荐作法旨在作为指南。

它不包括所有产品，只涉及大部分在用的常用产品。

本附录提供的信息也适用于其他系统。

特定阀的安装和操作要求应在该产品的操作手册中加以规定。

地面控制阀上使用的元件通常都是关闭的。

这种安全模式要求阀通过信号才能打开。

失去信号会导致地面控制井下安全阀关闭。

阀的信号源来自控制系统。

它是整个地面控制井下安全阀系统中的一个部件，并由安全装置紧急关闭系统控制。

如果发生紧急关闭情况，井下安全阀才能关闭。

应避免井下安全阀在完全流通的情况下关闭。

因此应在紧急关闭系统上装一个延迟机构，这样就可以使地面安全阀或水下安全阀系统在地面控制井下安全阀前关闭。

当采油（气）设备恢复正常工作时，阀门开启的顺序应相反。

应仔细分析这个延迟机构，以确保不会因为它的存在使得系统更容易失效。

A.2 操作和测试在安全防护系统启动之前，它失效可能不会被发现，所以在规定周期内检查仪表和地面控制系统是非常重要的。

控制系统的作用是使所有可动部件活动自如和功能正常，并且能及早发现故障。

另外，应经常对所有测量仪器和其他显示控制器进行检查。

推荐所有安全防护系统每六个月测试一次，除非地方法规，状态和（或）形成文件的历史资料显示有不同的测试周期。

以下作业期间，应进行检查和测试：a)通过操作越过控制开关，正常作业。

隔断阀在正常操作中不应动作；b)预定的关闭期间。

通过启动一个单独的隔断阀将系统关闭，对整个系统进行测试；c)由于其它原因引起的非预期关闭。

重新打开井下安全阀时，无论井下安全阀是否具有平衡机构，都建议使关闭机构上方和下方的压力相等。

A.3 推荐和要求的文件应可获得以下文件：a)所有系统文件，包括报警和关闭图、回路图表等；b)全面的、最新的试验程序；c)所有设备应正确或清楚地进行识别（贴标签或标志）；d)涉及到试验中的所有人员应具有资质，并熟悉测试程序。

应保留所有跳闸和测试结果（如果要求，应包括错误跳闸和跳闸故障）。

安全阀简介：安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。

安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。

安全阀的概述：安全阀是锅炉、压力容器和其他受压力设备上重要的安全附件。

其动作可靠性和性能好坏直接关系到设备和人身的安全，并与节能和环境保护紧密相关。

而有的用户和设计部门在选型时，总是选错型号。

为此本文对安全阀的选用加以分析。

安全阀的定义：安全阀（Safety V alve，又称泄压阀Relief V alve）是根据压力系统的工作压力自动启闭，一般安装于封闭系统的设备或管路上保护系统安全。

当设备或管道内压力超过安全阀设定压力时，自动开启泄压，保证设备和管道内介质压力在设定压力之下，保护设备和管道正常工作，防止发生意外，减少损失。

安全阀的作用：安全阀在系统中起安全保护作用。

当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。

安全阀分类：安全阀结构主要有两大类：弹簧式和杠杆式。

弹簧式是指阀瓣与阀座的密封靠弹簧的作用力。

杠杆式是靠杠杆和重锤的作用力。

随着大容量的需要，又有一种脉冲式安全阀，也称为先导式安全阀，由主安全阀和辅助阀组成。

当管道内介质压力超过规定压力值时，辅助阀先开启，介质沿着导管进入主安全阀，并将主安全阀打开，使增高的介质压力降低。

安全阀的排放量决定于阀座的口径与阀瓣的开启高度，也可分为两种：微启式开启高度是阀座内径的（1/15）～（1/20），全启式是（1/3）～（1/4）。

此外，随着使用要求的不同，有封闭式和不封闭式。

封闭式即排出的介质不外泄，全部沿着规定的出口排出，一般用于有毒和有腐蚀性的介质。

不封闭式一般用于无毒或无腐蚀性的介质。

井下安全阀井下安全阀（以油管携带式安全阀为例）目录一、井下安全阀功能 (2)二、井下安全阀作用原理 (2)三、井下安全阀分类及结构 (2)四、井下安全阀技术参数 (3)五、井下安全阀及其附件的选择、施工准备、安装操作规范及控制压力选择、维护保养要求 (9)六、液压控制管线、液压油的规格及选用 (14)井下安全阀（以油管携带式安全阀为例）一、井下安全阀功能井下安全阀是井中流体非正常流动的控制装置，如海上生产设施发生火警、管线破裂、发生不可抗拒的自然灾害，如地震、冰情、强台风等非正常情况时，能紧急自动关闭，实现井中流体的流动控制，是海上完井管柱极为重要的组成部分。

二、井下安全阀作用原理通过地面加压，液压油通过压力液控管线传至液压孔到活塞，推动活塞向下移动并压缩弹簧、将活瓣活门或阀球打开，如果一直保持液控压力，安全阀处于打开状态，释放液控管线压力，靠弹簧张力向上推动活塞上移，阀板或阀球处于关闭状态。

三、井下安全阀的分类和结构1、井下安全阀的分类（1）钢丝可回收井下安全阀，此种安全阀是采用钢丝下入坐在预先随完井生产管柱下入的安全阀工作筒内，也可以坐在其他工作筒内作二次安全阀。

此种安全阀在生产中很少用。

（2）套管环空安全阀，此种安全阀通常叫油管悬挂器安全阀。

适用于需要同时控制油管和套管环空流动的完井生产管柱。

如：a、气举：除提供气举通道外，还能保证油井环空的流动控制。

b、双油管完井：与其他封隔器配合，实现双油管隔离和生产。

此种安全阀在生产中也很少用。

（3）井下自动控制安全阀：井下自动控制安全阀指安全阀的开关由井内压力、流速变化来控制的，此种安全阀在生产中也很少用到。

（4）油管携带式安全阀：此种井下安全阀在海上油田的生产管柱中是最常用的安全阀，按国际惯例，在海上生产管柱中必须携带此种安全阀，为此就着重概述一下此种安全阀。

油管携带式安全阀与可回收安全阀的最大差别是，安全阀与工作筒制成一体，随管柱一起下入，兼有二次安全阀的功能，即如果安全阀失去作用时，又通过钢丝作业方法，使其处于常开状态，再下入相应尺寸的钢丝可回收安全阀，使其再次工作。

安全阀简介：安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。

安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。

安全阀的概述：安全阀是锅炉、压力容器和其他受压力设备上重要的安全附件。

其动作可靠性和性能好坏直接关系到设备和人身的安全，并与节能和环境保护紧密相关。

而有的用户和设计部门在选型时，总是选错型号。

为此本文对安全阀的选用加以分析。

安全阀的定义：安全阀（Safety Valve，又称泄压阀Relief Valve）是根据压力系统的工作压力自动启闭，一般安装于封闭系统的设备或管路上保护系统安全。

当设备或管道内压力超过安全阀设定压力时，自动开启泄压，保证设备和管道内介质压力在设定压力之下，保护设备和管道正常工作，防止发生意外，减少损失。

安全阀的作用：安全阀在系统中起安全保护作用。

当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。

安全阀分类：安全阀结构主要有两大类：弹簧式和杠杆式。

弹簧式是指阀瓣与阀座的密封靠弹簧的作用力。

杠杆式是靠杠杆和重锤的作用力。

随着大容量的需要，又有一种脉冲式安全阀，也称为先导式安全阀，由主安全阀和辅助阀组成。

当管道内介质压力超过规定压力值时，辅助阀先开启，介质沿着导管进入主安全阀，并将主安全阀打开，使增高的介质压力降低。

安全阀的排放量决定于阀座的口径与阀瓣的开启高度，也可分为两种：微启式开启高度是阀座内径的（1/15）～（1/20），全启式是（1/3）～（1/4）。

此外，随着使用要求的不同，有封闭式和不封闭式。

封闭式即排出的介质不外泄，全部沿着规定的出口排出，一般用于有毒和有腐蚀性的介质。

不封闭式一般用于无毒或无腐蚀性的介质。