弹簧式安全阀选用与使用
上海凯特阀门制造有限公司
二○○三年六月
一、安全阀的选用
安全阀用在受压设备、容器或管路上作为超压保护装置。当设备压力升高超过允许值时，阀门开启，继而全量排出，以防止设备压力继续升高；当压力降低到规定值时，阀门应及时关闭。从而保护设备安全运行。
安全阀动作的可靠性直接关系到设备乃至人身的安全。而按照被保护设备的工作条件正确选用安全阀，是保证安全阀正常工作，甚至关系安全阀能否起到安全保护作用的先决条件。
选用安全阀涉及到两个方面的问题：一方面是被保护设备或系统的工作条件，例如工作压力、允许超压限度；防止超压所必需的排放量；工作介质的特性、工作温度等等；另一方面则是安全阀本身的动作特性和参数指标。下面主要从安全阀的角度来说明选用的要点：
1．安全阀型号编制方法
1．1标准阀门的型号编制方法
标准阀门的型号通常按照一机部标准JB308-75《阀门型号编制方法》来编制，系由下列六个部分组成：┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐
│Α│││││││—││││
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类型代连接结构阀座密封公称阀体
号(A表形式形式面或衬里压力材料
示安全代号代号材料代号数值代号
阀）(表1) (表2) (表3) （表4）
对于低温（低于－40℃）、保温（带保温夹套）；带波纹管的和抗硫（抗硫化氢腐蚀）安全阀，分别在类型代号“A”前加“D”、“B”、“W”和“K”来表示。
连接形式代号用阿拉伯数字表示，如表1所列。
结构形式代号亦用阿拉伯数字表示，如表2所列。
表2
注：1. 带散热器安全阀在结构形式代号后加下标s
2. 封闭微启式结构, 若带扳手, 则在结构形式代号后加下标B
3. 阀瓣是弹性结构的安全阀, 在结构形式代号后加下标T
阀座密封面或衬里材料代号用汉语拼音字母表示，如表3所列。
阀体材料代号用汉语拼音字母表示，如表4所列。
注：由阀体直接加工的阀座密封面材料用“W”表示，当阀座和阀瓣密封面材料不同时，用低硬度材料代号表示。
注：PN≤1.6MPa的灰铸铁阀体和PN≥2.5MPa的碳素钢阀体，省略本代号。
1．2上海凯特阀门制造有限公司设计的K TA、KTW A型安全阀的型号编制方法
K TA、K TW A型阀门的型号按SF1007-90《自行设计特种阀门型号和图号编制方法》来编制，系由下列单元组成：┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐
│KT││││Ａ│││││││││││││
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凯特特种类型连接结构连接压力阀体设计
阀门阀门代号形式形式标准级数材料顺序
代代号(A表代号代号代号值代号号
号(表5) 示安(表1) (表2) (表6) (表4)
全阀)
附注：1. 特种阀门含义包括在特殊工况使用或特殊结构的阀门
2. 编号是先特殊工况后特殊结构
3. 通用阀门省略特殊工况代号
4. 一种阀门同时包含多种特殊结构则按表中顺序编写代号
压力级以公制或英制的压力级数值表示。公制压力级系指以bar为单位的数值。
设计顺序号以该型号产品的设计先后顺序用阿拉伯数字表示。
2．公称压力的确定
在JB/T74-1994《管路法兰技术条件》中规定了阀门的公称压力、试验压力和各级工作温度下的最大工作压力（见表7和表8）。在同一公称压力下，当工作温度提高时，其最大工作压力即相应下降。在选定安全阀时，应根据阀门材料、工作温度和最大工作压力，按上述温压等级表确定阀门的公称压力。
3．公称压力的确定
安全阀的开启压力（即整定压力）可以通过改变弹簧预紧压缩量来进行调节。但每一根弹簧都只能在一定的开启压力范围内工作，超出了该范围就要另换弹簧。这样，同一公称压力的阀门就按弹簧设计的开启压力调整范围划分为不同的工作压力级（如表8所列）。
含钼不少于0.4%的钼钢及铬钼钢制阀门表8
选用安全阀时，应根据所需开启压力值确定阀门工作压力级。
表9
4．通径的选取
安全阀通径应根据必需排放量来确定。就是使所选用安全阀的额定排量大于并尽可能接近必需排量。当发生异常超压时，防止过分超压的必需排放量，由系统或设备的工作条件以及引起超压的原因等因素决定。而安全阀的额定排量按下列公式计算。
当介质为液体：
Wg = 3600KgA√2g ΔPγ
式中：
Wg 额定排量（kg/h）
Kg 额定排量系数
A 阀座喉部截面积（m2）
ΔP 阀门前后压差（kgf/m2）
γ介质重度（kgf/m3）
g 重力加速度（m/s2）
当介质为气体：
Wg = ηKgA（Pp + Pa）√M / T
式中：
Pp 安全阀额定排放压力（kgf/m2）
Pa 大气压（kgf/m2）
M 气体分子量
T 排放时阀进口绝对温度（K）
T = t + 273 （t：℃）
η系数，按下式计算或从表10中查得：
η= 387 √K（2/（K+1））（（K+1）/（K-1））
式中：K为绝热指数
系数η表10
当介质为水蒸汽：
Wg = 51.45 Kg A（Pp + Pa）C
式中：C为水蒸汽性质修正系数，如附表所列。
上述关于气体或蒸汽得排量计算公式仅当排放时阀出口与进口绝对压力之比小于临界压力比，即在临界流动状态时才适用（安全阀的排放在绝大多数场合属于这种情况）。如果处于亚临界流动状态，则需要对排量系数进行修正。
阀座喉部截面积A按喉部直径d0计算，如表11所列。
安全阀的额定排量系数Kg对于全启式安全阀（见图1）为0.75，对于微启式安全阀（见图2）为0.08（当开启高度为h≥1/40d0）或0.16（当开启高度为h≥1/20d0）。
安全阀的额定排放压力Pp按JB452-77《弹簧式安全阀技术条件》的规定，对用于蒸汽锅炉的安全阀为开启压力（即整定压力）的1.03倍（即超过压力为3%）；对用于其它工业设备和管道的安全阀为开启压力的1.10倍（即超过压力为10%）。
安全阀的额定排量也可以从表12~表16中查得。对于空气和蒸汽，表中所列数值仅当排放时阀出口与进口绝对压力之比小于临界压力比时才适用。
5．材质的确定
确定阀门材质应考虑工作温度、工作压力、介质性质和经济性等多种因素。在我厂安全阀样本中列举了各种型号规格安全阀的工作温度和工作压力范围，以及代表性使用介质的种类。并注明了安全阀主要零件的材料牌号，以作为用户选用的依据。用户如有特殊材质要求时，应在订货时商定。
6．其他事项
选用安全阀时，还应确定下列事项：
（1）封闭式或开放式：
封闭式安全阀的阀盖和保护罩等是封闭的。具有两重作用：一种仅仅为了保护内部零件，防止灰尘等外界杂物侵入，而不要求气密性；另一种为了防止有毒、易燃等介质溢出或为了回收介质而采用的，故要求作气密性试验。当选用封闭式安全阀并要求作出口侧气密性试验时，应在订货是说明。气密试验压力为0.6MPa。
开放式安全阀由于阀盖是敞开的，因而有利于降低弹簧腔室温度，主要用于蒸汽等介质的场合。
（2）是否带提升扳手：
若要求对安全阀作定期开启试验时，应选用带提升扳手的安全阀。当介质压力达到开启压力的75%以上时，可利用提升扳手将阀瓣从阀坐上略为提起，以检查安全阀开启的灵活性。
mm 表11
7．特殊结构安全阀的选用
（1）带散热器安全阀。用于介质温度较高的场合，以便降低弹簧腔室的温度。一般当封闭式安全阀使用温度超过300时，以及开放式安全阀使用温度超过350时，应带散热器的安全阀。
（2）波纹管安全阀。主要用于下列两种情形：
①用于背压平衡。背压平衡式波纹管安全阀的波纹管有效直径等于阀门密封面平均直径。因而在阀门开启前
背压对阀瓣的作用力处于平衡状态，背压变化不会影响开启压力。当背压是变动的，其变化量超过整定压
力的10%时，应选用这种安全阀。
②用于腐蚀性介质的场合。利用波纹管把弹簧及导向机构等与介质隔离，从而防止这些重要部位因受介质腐
蚀而失效。
8．安全阀订货须知
定购安全阀应注明下列各项：
（1）安全阀的型号、公称通径；
（2）安全阀工作压力级或开启压力（整定压力）值；
（3）有下列要求者应加注明：封闭式安全阀要求作出口密封试验的；不锈钢安全阀要求作晶间腐蚀试验的。
规格表中没有的以及特殊要求的安全阀，订货时另应注明以下各项：
（1）安全阀开启压力（整定压力）及最大允许超过压力（或排放压力）；
（2）必须排量及拟装设的阀门数量；
（3）使用介质及其比重（液体）或分子量（气体蒸汽）；
（4）进口介质温度；
（5）阀门背压；
（6）其他要求，如是否封闭式，是否带扳手等。
二、安全阀的运输和存放
安全阀从出厂到安装使用之前如果搬运和存放欠妥当，也会对阀门性能带来有害的影响，甚至使阀门遭受损伤。安全阀一般应装箱运输，并在箱内加以固定。运送时，应避免剧烈震动。存放应在干燥通风的室内。无论在运输或存放期间，其进口都应堵塞。
工作介质：空气
全启式安全阀额定排量(kg/h)温度：T=300K
超过压力：10%
工作介质：饱和水蒸汽全启式安全阀额定排量(kg/h)超过压力：3%
Kg=0.75
表15
工作介质：空气
微启式安全阀额定排量(kg/h)温度：T=300K
超过压力：10%
三、安全阀的安装
1.进口管的装设
安全阀必须垂直安装，并且最好直接安装在容器或管道的接头上，二不另设进口管。党必须装设进口管时，进口管的内径应不小于安全阀的进口通径。管的长度应尽可能小，以减少管道阻力和安全阀排放反作用力对于容器接头的力矩。
通常要求安全阀排放时，进口管道中的压力降不超过阀门启闭压差（开启压力与回坐压力之差）的50%。一般不大于开启压力的2%到3%。进口管阻力过大时，会导致阀门震荡（频繁启闭）和排量不足。
进口管道是否需加支撑，可以根据安全阀排气反作用力对于管道的力矩大小来决定。设安全阀向大气排放，其出口排气速度为音速，则排气反作用力可按下式计算：
F =
式中：
Kg 安全阀额定排量系数
A阀座喉部截面积
2.排放管的设计
为了尽可能减小对安全阀动作和性能的影响，装设排放管时应注意下列各点：
（1）排放管的内径应不小于安全阀排出口通径。排放管的阻力应尽可能小。在排放时，排放管道中的阻力压降应小于阀门开启压力值的10%，以避免造成过大背压，影响阀门动作。
（2）管道应加以适当的支撑，以防止管道应力（包括热应力）附加到安全阀上。
（3）原则上一个安全阀单独使用一根排放管较好。当两个以上安全阀共用一根集合管时，集合管要有足够的排放面积，在排放管道入合管处，流向的转折应尽可能小。
（4）应设置适当的排泄孔，防止雨、雪、冷凝液能积聚在排放管中。
（5）安全阀与进口管和排放管的连接螺栓应均匀拧紧，以防止对阀门产生附加应力。
四、安全阀的调整
1．开启压力（整定压力）的调整
在规定的工作压力范围内，可以通过旋转调整螺杆，改变弹簧预紧压缩量来对开启压力进行调整。拆去阀门保护罩，将锁紧螺母拧松后，即可对调整螺杆进行调整：首先对进口压力升高，使阀门起跳一次，若开启压力偏低，则按顺时针方向旋紧调整螺杆；若开启压力偏高，则按逆时针方向旋松之。当调整到所需要的开启压力后，将锁紧螺母拼紧，装上保护罩。
若所要求的开启压力超出了弹簧工作压力范围，则需要调换本厂生产的另一根工作压力范围适合的弹簧，然后进行调整。在调换弹簧后，应改变铭牌上的相应数据。
在调节开启压力时，下列几点应加以注意：
（1）当介质压力接近开启压力（达到开启压力的90%以上）时，不应旋转调整螺杆，以免阀瓣跟着旋转，而损伤密封面。
（2）为保证开启压力值准确，调整时用的介质条件如：介质种类、介质温度，应尽可能接近实际工作条件。
介质种类改变，特别是从液相变为气相时，开启压力常有所变化。工作温度提高时，开启压力则有所降低。故在常温下调整而用于高温时，常温下的整定压力值应略大于要求的开启压力值。
2．排放压力和回座压力的调整
开启压力调整好以后，若排放压力或者回座压力不符合要求，则可以利用阀座上的调节圈来进行调整，拧下调节圈固定螺钉，从露出的螺孔中插入一根细铁棍之类的工具，即可拨动调节圈上的齿轮，使调节圈左右转动。当调节圈向右作逆时针方向旋转时，其位置升高，排放压力和回座压力都有所降低。反之，当调节圈向左顺时针旋转时，其位置降低，排放压力和回座压力都将有所提高。每一次调整时，调节圈转动的幅度不宜过大（一般在5齿以内）。每一次调整后，都应将固定螺丁拧紧，使螺钉端部位于调节圈两齿之间的凹槽内，以防止调节圈转动，但不得对调节圈产生侧向压力。然后进行动作试验。为了安全起见，应使安全阀进口压力适当降低（一般应低于开启压力的90%），以防止在调整时突然开启，发生事
故。
必须注意，进行安全阀排放压力和回座压力试验，只有当气源的流量达到足够使阀门全开启时（即达到安全阀的额定排量时）才有可能。而通常用来校验安全阀开启压力的试验台容量都很小，这时安全阀不可能达到全开启，其回座压力也是虚假的。在这样的台架上校验开启压力时，为了使起跳动作明显，通常把调节圈调在比较高的位置，但在阀门的实际操作条件下这是不合适的，必须重新调整调节圈的位置。
3．铅封
安全阀全部调整完毕时，应进行铅封，以防止随意改变已调整好的状况。安全阀出厂时，除特别指定的情形外，通常时用常温空气按工作压力级的上限（即高压）值进行调整的。故用户一般需要根据实际工作条件重新加以调整，然后重新加以铅封。
五、安全阀常见故障及其消除方法
安全阀选择或使用不当，会造成阀门故障。这些故障如不及时消除，则会影响阀门的功效和寿命，甚至不能起到安全保护作用。常见的故障有：
1．阀门泄漏：即在设备正常工作压力下，阀瓣与阀座密封面间发生超过允许程度的泄漏。其原因可能是：（1）脏物落到密封面上。可使用提升扳手将阀门开启几次，把脏物冲去；
（2）密封面损伤。应根据损伤程度，采用研磨或车削后研磨的方法加以修复。修复后应保证密封面的平正度，其粗糙度应不低于0.8；
（3）由于装配不当或管道载荷等原因，使零件的同心度遭到破坏。应重新装配或配除管道附加载荷；
（4）阀门开启压力与设备正常工作压力太接近，以至密封面比压力过低。当阀门受振动或介质压力波动时更容易发生泄漏。应根据设备强度条件对开启压力进行适当的调整。
（5）弹簧松弛从而使整定压力降低并引起阀门泄漏。可能是由于高温或腐蚀等原因所造成，应根据原因采取更换弹簧、甚至调换阀门（如果属于选用不适当的话）等措施。如果仅仅是由于调整不当所引
起，则只需要把调整螺杆适当拧紧。
2．阀门启闭部灵活清脆。其主要原因可能是：
（1）调节圈调整失当，致使阀门开启过程拖长或回座迟缓。应重新加以调整;
（2）内部运动零件有卡阻现象，这可能是由于装配不当，脏物混入或零件腐蚀等原因所造成。应查明原因并消除。
（3）排放管道阻力过大，排放时建立起较大背压，使阀门开不足。应减小排放管道阻力。
3．开启压力值变化：
安全阀调整好以后，其实际开启压力相对于整定值允许有一定的偏差。按照JB452-77的规定，这个允许偏差值当整定压力≤1.0MPa时，为±0.2MPa，当整定压力>1.0MPa时为整定压力的±2%。超出上述允差范围则认为是不正常的。造成开启压力值变化的原因可能有：
（1）由于工作温度变化而引起。例如当阀门在常温下调整而用于高温下时，开启压力常常有所降低。这可以通过适当旋紧螺杆来加以调节。但如果是属于选型不当指使弹簧腔室温度过高时，则应调换适
当型号的（例如带散热器的）阀门；
（2）由于弹簧腐蚀引起。应调换弹簧。在介质具有强腐蚀性的场合，应当选用表面包覆氟塑料的弹簧或选用带波纹管隔离机构的安全阀；
（3）由于背压变动而引起。当背压变化量较大时，应选用背压平衡式波纹管安全阀；
（4）由于内部运动零件有卡阻现象。应检查消除之。
4．阀门振荡，即阀瓣频繁启闭。可能原因如下：
（1）阀门排放能力过大（相对于必需排量而言）。应当使选用阀门的排放尽可能接近设备的必需排放量；
（2）进口管道口径太小或阻力太大。应使进口管内径不小于阀门进口通径或者减小进口管道阻力；
（3）排放管道阻力过大，造成排放时过大的背压。应降低排放管道阻力；
（4）弹簧刚度过大。应改用刚度较小的弹簧；
（5）调节圈调整不当，使回座压力过高。应重新调整调节圈位置。
附表蒸汽性质修正系数 C