安全閥培訓(xùn)講義之一

安全閥基本知識(shí)

上海申弘閥門有限公司

2014年05月

目錄

1  安全閥的用途和作用原理

2  對(duì)安全閥的要求

2.1 對(duì)安全閥的基本要求

2.2 有關(guān)安全閥性能的術(shù)語(yǔ)

2.3 安全閥的主要性能指標(biāo)

2.4 對(duì)核電站安全閥的特殊要求

3  安全閥的種類及其特點(diǎn)

3.1 按作用原理分類

3.2 按動(dòng)作特性分類

3.3 按開啟高度分類

3.4 按有無(wú)背壓平衡機(jī)構(gòu)分類

3.5 按出口側(cè)是否密封分類

4  安全閥的主要結(jié)構(gòu)型式

5  安全閥的選用

5.1 安全閥型號(hào)編制方法

5.2 如何選擇安全閥類型

5.3 如何確定安全閥的流道直徑和公稱通徑

5.4 選用安全閥所需的數(shù)據(jù)

6  安全閥的安裝和試驗(yàn)要求

6.1 安全閥的安裝要求

6.2 安全閥的試驗(yàn)要求

• 安全閥的用途和作用原理

安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓設(shè)備的保護(hù)裝置，用來(lái)防止受壓設(shè)備中的壓力超過(guò)設(shè)計(jì)允許值，從而保護(hù)設(shè)備及其運(yùn)行人員的安全。

由于安全閥可以不依賴任何外部能源而動(dòng)作，所以常常作為受壓設(shè)備的后一道保護(hù)裝置。從這個(gè)意義上說(shuō)，它的作用是不能用其他保護(hù)裝置來(lái)代替的。

當(dāng)受壓設(shè)備中介質(zhì)的壓力由于某種原因而異常升高，達(dá)到預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，安全閥自動(dòng)開啟，繼而全量排放，以防止壓力繼續(xù)升高；當(dāng)介質(zhì)壓力由于安全閥的排放而降低，達(dá)到另一預(yù)定值時(shí)，閥門又自動(dòng)關(guān)閉，阻止介質(zhì)繼續(xù)排出。當(dāng)介質(zhì)壓力處于正常工作壓力時(shí)，閥門保持關(guān)閉和密封狀態(tài)。

以下分別以彈簧直接載荷式安全閥和先導(dǎo)式安全閥為例，進(jìn)一步說(shuō)明安全閥的作用原理。

圖1-1是彈簧直接載荷式安全閥的示意圖。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備中（即安全閥進(jìn)口處）介質(zhì)處于正常工作壓力時(shí)，彈簧載荷大于介質(zhì)靜壓力對(duì)閥瓣的作用力，使閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。上述兩個(gè)作用力的差值產(chǎn)生使閥瓣和閥座（統(tǒng)稱為關(guān)閉件）密封面間相互壓緊的力（即密封力）。只要這個(gè)密封力足夠大（相對(duì)于由密封面及介質(zhì)狀況決定的必需密封力而言），就能阻止介質(zhì)泄出，使閥門達(dá)到必要的密封性。如果介質(zhì)壓力升高，超過(guò)正常工作壓力時(shí)，密封力就隨之減小。小到一定程度時(shí)，介質(zhì)開始泄出（稱為“前泄”）。隨著介質(zhì)壓力進(jìn)一步升高，當(dāng)介質(zhì)對(duì)閥瓣的作用力同彈簧力達(dá)到平衡時(shí)，閥瓣開始脫離閥座而升起，稱為“開啟”。壓力繼續(xù)升高時(shí)，閥瓣達(dá)到設(shè)計(jì)的開啟高度，作全量排放。只要閥門的排量足夠大，設(shè)備中的壓力就會(huì)降低。壓力降低到一定程度時(shí)，閥門由于彈簧力的作用而重新關(guān)閉。

圖1-1 彈簧直接載荷式安全閥示意圖

先導(dǎo)式安全閥由主閥和導(dǎo)閥組成。導(dǎo)閥隨設(shè)備介質(zhì)壓力的變化而動(dòng)作，主閥則由導(dǎo)閥的驅(qū)動(dòng)或控制而動(dòng)作。圖1-2是先導(dǎo)式安全閥的動(dòng)作原理圖。

當(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀況時(shí)，導(dǎo)閥閥瓣處于關(guān)閉狀態(tài)。系統(tǒng)壓力從主閥進(jìn)口通過(guò)導(dǎo)管和導(dǎo)閥傳入主閥閥瓣（活塞）上方氣室。由于活塞面積大于閥瓣密封面面積，系統(tǒng)壓力對(duì)閥瓣產(chǎn)生一個(gè)向下的合力，使主閥處于關(guān)閉、密封狀態(tài)。

圖 1-2  先導(dǎo)式安全閥動(dòng)作原理

當(dāng)系統(tǒng)壓力升高達(dá)到整定壓力時(shí)，導(dǎo)閥開啟，同時(shí)滑閥向上移動(dòng)封閉導(dǎo)閥的進(jìn)氣通道。主閥閥瓣上方氣室的介質(zhì)經(jīng)由打開的導(dǎo)閥排出，使主閥閥瓣上方壓力降低。主閥閥瓣在進(jìn)口壓力的推動(dòng)下打開而使系統(tǒng)卸壓。當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到一定值時(shí)，導(dǎo)閥回座并帶動(dòng)頂桿頂開滑閥。系統(tǒng)壓力再次通過(guò)導(dǎo)閥傳入主閥閥瓣上方氣室，并推動(dòng)主閥閥瓣關(guān)閉。上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。同時(shí)，公司可按照客戶的要求進(jìn)行非標(biāo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、加工。始終以質(zhì)量為本，一切為滿足用戶的經(jīng)營(yíng)理念，不斷引進(jìn)*的新技術(shù)，新工藝、新材料，竭誠(chéng)為用戶提供的閥門產(chǎn)品和更加完善的售后服務(wù)。公司配有車、刨、磨、銑、鉆、焊、自動(dòng)噴涂等機(jī)械設(shè)備二百六十余臺(tái)套，并配有材料分析、理化X線及超聲波探傷儀等專業(yè)檢測(cè)設(shè)備八十余臺(tái)套，同時(shí)設(shè)有閥門研發(fā)中心、控制閥測(cè)控中心、閥門質(zhì)量檢測(cè)中心。上海申弘閥門有限公司是集閥門的研發(fā)生產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù)于一體的流體控制企業(yè)，其產(chǎn)品和服務(wù)在化工、石化、石油、液化氣、造紙、采礦、電力、食品、制藥、冶金、輕工、樓宇、市政工程、污水處理、環(huán)保、給排水等領(lǐng)域市場(chǎng)處于地位。公司憑著“生命在于運(yùn)動(dòng)、企業(yè)在與創(chuàng)新”的發(fā)展宗旨，緊跟市場(chǎng)需求，提升產(chǎn)品質(zhì)量，竭誠(chéng)為新老用戶提供具的產(chǎn)品及服務(wù)，確保用戶滿意。

• 對(duì)安全閥的要求

2.1 對(duì)安全閥的基本要求

安全閥的功能是通過(guò)下列動(dòng)作過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的：1. 安全閥處于關(guān)閉密封狀態(tài)；2. 安全閥開啟（或稱初始開啟）；3. 安全閥排放（或稱全開啟）；4. 安全閥關(guān)閉（或稱回座）并恢復(fù)密封。對(duì)安全閥的基本要求就是同上述動(dòng)作過(guò)程在一起的，主要有以下幾點(diǎn)：

• 必要的密封性

當(dāng)被保護(hù)設(shè)備處于正常運(yùn)行壓力時(shí)，安全閥應(yīng)保持必要的密封性。安全閥的泄漏意味著介質(zhì)和能量的持續(xù)損耗，過(guò)大的泄漏甚至?xí)绊懙皆O(shè)備和系統(tǒng)的正常工作；持續(xù)的泄漏還會(huì)造成對(duì)安全閥密封面的沖蝕，這將使泄漏加劇，以致發(fā)展到不能正常工作的地步。

對(duì)于安全閥來(lái)說(shuō)，使其關(guān)閉件保持良好的密封比起截止類閥門要困難得多。這是因?yàn)榘踩y關(guān)閉件密封面之間相互壓緊的密封力決定于閥門整定壓力（即開啟壓力）同設(shè)備運(yùn)行壓力的差，是一個(gè)不大的值。因此，對(duì)于安全閥特別是金屬密封面的安全閥，要達(dá)到*無(wú)泄漏是十分困難的。但必須把泄漏率控制在標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

• 可靠地開啟

當(dāng)進(jìn)口壓力達(dá)到預(yù)先整定的壓力值時(shí)，安全閥應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確地開啟（初始開啟）。換言之，安全閥的開啟壓力對(duì)其整定壓力的偏差應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。

• 穩(wěn)定地排放

當(dāng)閥進(jìn)口壓力繼續(xù)升高到超過(guò)整定壓力一個(gè)規(guī)定的數(shù)值時(shí)，安全閥應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的開啟高度，進(jìn)入排放狀態(tài)。排放壓力（全開啟壓力）應(yīng)小于或等于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值。排放應(yīng)是穩(wěn)定的，即沒(méi)有頻跳、顫振、卡阻等現(xiàn)象。因?yàn)檫@些現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致安全閥排放能力降低，并可能損壞關(guān)閉件密封面，還會(huì)引起被保護(hù)設(shè)備和系統(tǒng)內(nèi)較大的壓力波動(dòng)，在液體介質(zhì)的場(chǎng)合甚至可能造成水擊。

• 適時(shí)地關(guān)閉

由于安全閥的排放而使設(shè)備和系統(tǒng)中的壓力降低之后，安全閥應(yīng)適時(shí)地關(guān)閉（亦稱回座）。回座壓力過(guò)低意味著介質(zhì)和能量的過(guò)多損耗，也會(huì)給設(shè)備和系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行增加困難。但回座壓力也不宜過(guò)高。如果回座壓力高到接近開啟壓力，容易導(dǎo)致閥門重新開啟，造成閥門頻跳?；刈鶋毫^(guò)高也不利于安全閥在關(guān)閉后重新建立密封。在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中對(duì)回座壓力的合適范圍也作了規(guī)定。

• 關(guān)閉后的密封

安全閥關(guān)閉后，應(yīng)能有效地阻止介質(zhì)繼續(xù)流出，并重新達(dá)到密封狀態(tài)。但安全閥在開啟之后重建密封要比維持既有的密封狀態(tài)更加困難。多種因素會(huì)影響到關(guān)閉后的密封，如介質(zhì)的狀況（是否含有固體顆粒，排放時(shí)是否發(fā)生結(jié)晶或結(jié)焦等），排放過(guò)程中閥門零件溫度分布的變化，關(guān)閉過(guò)程的動(dòng)作特性及回座壓力的高低等。

在上述對(duì)安全閥的基本要求中，可靠地開啟并穩(wěn)定地排放是首要的要求，因?yàn)榘踩y防超壓的功能正是通過(guò)其排放過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的?；刈兔芊庖箅m然也很重要，但相比之下還是第二位的。

此外，安全閥同爆破片、折斷銷、易熔塞等只能使用一次的壓力釋放裝置不同，是一種可以多次使用的“重閉式”壓力釋放裝置。因而還要求其動(dòng)作性能具有滿意的重復(fù)性。在有關(guān)安全閥試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)中，通常要求對(duì)同一工況下的動(dòng)作試驗(yàn)至少進(jìn)行三次，就是為了確認(rèn)安全閥動(dòng)作的重復(fù)性。

2.2 有關(guān)安全閥性能的術(shù)語(yǔ)

對(duì)安全閥的基本要求，體現(xiàn)在安全閥的主要性能指標(biāo)中。為了說(shuō)明這些性能指標(biāo)，有必要了解涉及安全閥性能的一些術(shù)語(yǔ)。

1. 整定壓力（Set pressure）

亦稱開啟壓力或初始開啟壓力，是安全閥閥瓣在運(yùn)行條件下開始從閥座上升起時(shí)的進(jìn)口壓力。從理論上講，在該壓力下，由介質(zhì)壓力產(chǎn)生的使閥瓣開啟的力同使閥瓣保持在閥座上的力相互平衡。而在實(shí)踐中，所謂閥瓣開始升起，通?？梢杂孟铝蟹椒▉?lái)加以判斷：一是在測(cè)量閥瓣開啟高度的位移傳感器上出現(xiàn)位移指示；二是憑視覺或聽覺感知介質(zhì)開始連續(xù)地排出。

2. 排放壓力（Relieving pressure）

閥瓣達(dá)到設(shè)計(jì)開啟高度時(shí)的閥進(jìn)口壓力。

3. 超過(guò)壓力（Over pressure）

排放壓力與整定壓力之差。

4. 額定排放壓力（Rated relieving pressure）

標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的排放壓力上限值。

5. 回座壓力（Re-seating pressure）

安全閥排放后閥瓣重新與閥座接觸，即開啟高度再變?yōu)榱銜r(shí)的進(jìn)口壓力。

6. 啟閉壓差（Blowdown）

整定壓力與回座壓力之差。

7. 密封試驗(yàn)壓力（Leak test pressure）

進(jìn)行密封試驗(yàn)時(shí)的閥進(jìn)口壓力。在該壓力下測(cè)量通過(guò)關(guān)閉件密封面的泄漏率。

8. 背壓力（Back pressure）

安全閥出口壓力。

9. 附加背壓力（Superimposed back pressure）

安全閥開啟之前在閥出口處已存在的壓力。是由其他壓力源在排放系統(tǒng)中引起的，也稱為靜背壓。

10. 排放背壓力（Built-up back pressure）

安全閥開啟后，由于介質(zhì)通過(guò)排放系統(tǒng)排放而在閥出口處產(chǎn)生的壓力。是由排放系統(tǒng)對(duì)排放介質(zhì)的阻力而引起的。也稱為動(dòng)背壓。

11. 冷態(tài)試驗(yàn)差壓力（CDTP即Cold differential test pressure）

安全閥在試驗(yàn)臺(tái)上調(diào)整到開啟時(shí)的進(jìn)口壓力。該壓力包含了對(duì)背壓力及溫度等運(yùn)行條件所作的修正。

12. 流道面積（Flow area）

閥進(jìn)口端到關(guān)閉件密封面之間流道的小截面積。亦稱喉部面積。

13. 流道直徑（Flow diameter）

對(duì)應(yīng)于流道面積的直徑。亦稱喉徑。

14. 開啟高度（Lift）

閥瓣離開關(guān)閉位置的實(shí)際行程。

15. 簾面積（Curtain area）

當(dāng)閥瓣在閥座上方升起時(shí)，在它們的密封面之間形成的圓柱面形或圓錐面形通道面積。

16. 排放面積（Discharge area）

閥門排放時(shí)流體通道的小截面積。對(duì)于全啟式安全閥，排放面積等于流道面積；對(duì)于微啟式或中啟式安全閥，排放面積等于簾面積。

17. 理論排量（Theoretical flowing capacity）

一個(gè)流道截面積與安全閥流道面積相等的理想噴管的計(jì)算排量。計(jì)算理論排量時(shí)，假定噴管無(wú)阻力，介質(zhì)作等熵流動(dòng)，噴管前壓力為額定排放壓力。

18. 實(shí)際排量（Measured flowing capacity）

當(dāng)閥前壓力為額定排放壓力時(shí)由試驗(yàn)測(cè)定的實(shí)際通過(guò)安全閥的排量。由于安全閥的流道與噴管的流道有差別，由于實(shí)際上存在流動(dòng)阻力，所以實(shí)際排量小于理論排量。

19. 排量系數(shù)（Coefficient of discharge）

實(shí)際排量與理論排量的比值。

20. 額定排量（Certified capacity）

實(shí)際排量中允許作為安全閥應(yīng)用基準(zhǔn)的那一部分。其值為實(shí)際排量乘以減低系數(shù)（通常取0.9）。

21. 額定排量系數(shù)（Rated coefficient of discharge）

額定排量與理論排量的比值。通常把幾次測(cè)定的排量系數(shù)的平均值乘以減低系數(shù)作為額定排量系數(shù)。

22. 機(jī)械特性（Mechanical characteristics）

指安全閥機(jī)械動(dòng)作的特性。包括回座特性是否良好，有無(wú)頻跳、顫振和卡阻等現(xiàn)象。

23. 頻跳（Chatter）

閥瓣迅速、異常地來(lái)回運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中閥瓣接觸閥座。

24. 顫振（Flutter）

閥瓣迅速、異常地來(lái)回運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中閥瓣不接觸閥座。

2.3 安全閥的主要性能指標(biāo)

性能指標(biāo)是對(duì)安全閥性能要求的具體化。這些指標(biāo)在安全閥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)鍋爐和壓力容器的規(guī)范中作了規(guī)定。以下所列是一些主要的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：

GB/T 12241 《安全閥一般要求》

GB/T 12243 《彈簧直接載荷式安全閥》

GB/T 12242 《壓力釋放裝置 性能試驗(yàn)規(guī)范》

勞動(dòng)部《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

勞動(dòng)人事部《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

TSG ZF001 《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

ZBJ 98013 《電站安全閥技術(shù)條件》

ISO 4126-1 《安全閥 *部分 一般要求》

ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范：第Ⅰ卷《動(dòng)力鍋爐建造規(guī)則》，第Ⅲ卷《核動(dòng)力裝置設(shè)備建造規(guī)則 》，第Ⅷ卷《壓力容器建造規(guī)則》

ASME PTC 25 《壓力釋放裝置 性能試驗(yàn)規(guī)范》

API RP 520 《煉廠壓力釋放裝置的選型、確定通徑及安裝》

API Std. 527 《壓力釋放閥的閥座密封性》

JIS B8210 《蒸汽及氣體用彈簧安全閥》

BS 1123 《空氣儲(chǔ)器及壓縮空氣裝置用的安全閥、儀表和其他安全附件規(guī)范》

BS 6759 *部分 《蒸汽及熱水用安全閥技術(shù)規(guī)范》

德國(guó)壓力容器規(guī)范AD-A2 《防超壓安全裝置——安全閥》

德國(guó)蒸汽鍋爐技術(shù)規(guī)范TRD 421 《壓力釋放裝置——用于Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ組蒸汽鍋爐的安全閥》

安全閥的主要性能指標(biāo)包括排放壓力、啟閉壓差、整定壓力偏差等動(dòng)作性能指標(biāo)，以及用密封試驗(yàn)壓力和允許泄漏率來(lái)表示的密封性能指標(biāo)。表2-1至表2-4列出了一些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中對(duì)安全閥主要性能指標(biāo)的規(guī)定。

2.4 對(duì)核電站安全閥的特殊要求

核電站用安全閥除應(yīng)滿足對(duì)安全閥的基本要求外，通常還應(yīng)滿足下列特殊要求：

2.4.1 安全分級(jí)要求

核電廠著重關(guān)心的是安全性要求，即在所有運(yùn)行工況和事故工況下限制公眾和廠區(qū)人員輻射照射的要求。根據(jù)系統(tǒng)部件所執(zhí)行的安全功能對(duì)安全的重要性對(duì)系統(tǒng)部件進(jìn)行安全分級(jí)（通常分為安全一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和非安全級(jí)）。根據(jù)安全等級(jí)并結(jié)合部件的壓力級(jí)別來(lái)制訂設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等活動(dòng)所應(yīng)遵守的各項(xiàng)規(guī)則，從而形成不同的規(guī)范等級(jí)（如ASME及RCCM中的規(guī)范等級(jí)）。

系統(tǒng)部件安全等級(jí)通常按下列原則劃分：

安全一級(jí)：適用于其故障會(huì)引起反應(yīng)堆失水事故的系統(tǒng)部件，包括反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的部件，以及延伸到并包括隔離閥的主要管線。

安全二級(jí)：包括為減輕某一事故后果所必需的設(shè)備，以及為防止預(yù)計(jì)運(yùn)行事件發(fā)展為事故工況所必需的設(shè)備。

安全三級(jí)：包括對(duì)安全一、二、三級(jí)的安全功能起支持作用所必需的設(shè)備，且這些支持功能的失效不會(huì)直接引起放射性劑量增大的后果。

非安全級(jí)：適用于不屬于安全一、二、三級(jí)的系統(tǒng)設(shè)備。

2.4.2 抗輻照要求

耐輻照要求為設(shè)備相應(yīng)區(qū)域正常運(yùn)行壽期內(nèi)的累積劑量與事故劑量之和。

2.4.3 LOCA及MSLB要求

反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)與安全有關(guān)的設(shè)備應(yīng)滿足LOCA（主管道失水事故）及MSLB（主蒸汽管道破損事故）工況要求。其電器須按IEEE-382進(jìn)行LOCA試驗(yàn)及MSLB試驗(yàn)（即在規(guī)定的溫度、壓力、濕度和化學(xué)噴淋條件下進(jìn)行試驗(yàn)）。

2.4.4抗震要求

安全級(jí)的系統(tǒng)部件必須滿足抗震要求，即在地震條件下保持其壓力邊界完整性及運(yùn)行功能的要求。抗震要求分為抗震1類和抗震2類。

抗震1類：在發(fā)生SSE（安全停堆地震）時(shí)能保持其功能及/或壓力邊界完整性。

抗震2類：在發(fā)生OBE（運(yùn)行基準(zhǔn)地震）時(shí)能保持其功能及/或壓力邊界完整性。

安全級(jí)閥門均屬于抗震一類?？拐?類又分為抗震1I類和抗震1A類?？拐?I類閥門在SSE作用下僅要求保證其壓力邊界完整性；而抗震1A類閥門除保證其壓力邊界完整性外，還要求地震時(shí)及/或地震后有滿意的可運(yùn)行性。

為保證滿足抗震要求，應(yīng)進(jìn)行抗震計(jì)算，限制部件自震頻率、進(jìn)行抗震鑒定試驗(yàn)等。

2.4.5對(duì)材料的特殊要求

⑴ 承壓材料應(yīng)根據(jù)規(guī)范等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)損檢驗(yàn)。

⑵ 對(duì)有焊接要求的奧氏體不銹鋼材料應(yīng)控制鐵素體含量（通常在5~12%范圍內(nèi)），限制硼的殘留量。

⑶ 非金屬材料應(yīng)有耐輻照要求，且不對(duì)所接觸金屬材料產(chǎn)生腐蝕（控制氯、氟、硫含量），也不對(duì)所接觸的介質(zhì)產(chǎn)生有害影響。

⑷ 限用材料

例如，為避免對(duì)介質(zhì)造成污染，對(duì)容易分解出污染元素及其化合物的材料作了限制；為防止奧氏體不銹鋼零件受污染而避免與碳鋼零件接觸；對(duì)與工作介質(zhì)接觸的表面禁止使用潤(rùn)滑劑和防咬劑等等。

2.4.6 清潔度要求

為防止污染流體（即限制因流體系統(tǒng)中存在雜質(zhì)微粒而引起的各種危害），對(duì)與流體接觸的系統(tǒng)部件規(guī)定了不同的清潔度類別，例如分為A、B、C三類清潔度。

A類清潔度：適用于規(guī)范級(jí)不銹鋼閥門中的不銹鋼零件。

B類清潔度：適用于非規(guī)范級(jí)不銹鋼閥門中的不銹鋼零件，規(guī)范級(jí)不銹鋼閥門中的碳鋼、合金鋼零件，規(guī)范級(jí)碳鋼、合金鋼閥門中的零件。

C類清潔度：適用于非規(guī)范級(jí)不銹鋼閥門中的碳鋼、合金鋼零件，非規(guī)范級(jí)碳鋼、合金鋼閥門中的零件。

對(duì)于不同的清潔度類別規(guī)定了相應(yīng)的檢查方法（如目視檢查、白布檢查、表面鈍性檢查、對(duì)清洗水的檢查）和驗(yàn)收準(zhǔn)則。

2.4.7 核電安全閥性能指標(biāo)

表2-5中列出了ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范第Ⅲ卷中對(duì)安全閥性能指標(biāo)的規(guī)定。

表2-5 核電安全閥動(dòng)作性能指標(biāo)

注：PS：整定壓力

3  安全閥的種類及其特點(diǎn)

安全閥的種類頗多，其分類方法不一而足?，F(xiàn)擇其主要者分述如下。

3.1 按作用原理分類

3.1.1 直接作用式安全閥

也稱直接載荷式安全閥（Direct-loaded safety valve）。是在工作介質(zhì)的直接作用下開啟的。即依靠工作介質(zhì)壓力產(chǎn)生的作用力來(lái)克服彈簧或重錘等加于閥瓣的機(jī)械載荷，使閥門開啟。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)快速、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)橐揽繖C(jī)械加載，其載荷大小受到限制，也就限制了口徑和壓力的范圍。同時(shí)，這類安全閥關(guān)閉件密封面上的密封力決定于閥門整定壓力與系統(tǒng)正常運(yùn)行壓力之差，是一個(gè)不大的值，所以要達(dá)到良好的密封就比較困難。尤其對(duì)于金屬密封面的情形更是如此。為了達(dá)到密封，需要采取特殊的結(jié)構(gòu)形式和進(jìn)行精細(xì)的加工與裝配。

在直接作用式安全閥中有一類特殊的形式，即帶補(bǔ)充載荷的安全閥（Supplementary loaded safety valve）。圖3-1是這類安全閥的一個(gè)例子。這種安全閥除依靠彈簧加載外，在其進(jìn)口壓力達(dá)到整定壓力之前還始終保有一個(gè)由外部能源（氣力的、電磁力的等等。圖3-1中為作用在活塞上方的壓縮空氣）提供、用來(lái)增強(qiáng)密封的補(bǔ)充載荷。該補(bǔ)充載荷在介質(zhì)壓力達(dá)到整定壓力時(shí)應(yīng)可靠地釋放掉，否則就會(huì)阻礙安全閥的正常開啟。

3.1.2 非直接作用式安全閥

這種安全閥不是或不*是在工作介質(zhì)的直接作用下開啟的。它們又可區(qū)分為下列兩種形式：

⑴ 先導(dǎo)式安全閥 (Pilot operated safety valve)

先導(dǎo)式安全閥由主閥和導(dǎo)閥組成。導(dǎo)閥隨設(shè)備介質(zhì)壓力的變化而動(dòng)作，主閥則由導(dǎo)閥的驅(qū)動(dòng)或控制而動(dòng)作。導(dǎo)閥本身通常是一個(gè)直接作用式安全閥。但有時(shí)也采用其他形式的閥門例如電磁安全閥作為導(dǎo)閥，或者把它與直接作用式導(dǎo)閥并用，即對(duì)同一主閥設(shè)置多重導(dǎo)閥控制。

先導(dǎo)式安全閥的主閥可以不依靠機(jī)械加載，所以其口徑和壓力不受限制。它的主閥還可以設(shè)計(jì)成依靠工作介質(zhì)壓力來(lái)密封的形式，因而具有良好的密封性。此外，它的動(dòng)作很少受背壓變化的影響。由于上述這些原因，先導(dǎo)式安全閥同直接作用式安全閥一樣得到了廣泛的應(yīng)用。這種安全閥的缺點(diǎn)在于它的可靠性同主閥和導(dǎo)閥兩者有關(guān)，而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。在一些特別重要的應(yīng)用場(chǎng)合為了提高可靠性往往需要采用多重導(dǎo)閥控制，這就更增加了其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。

⑵ 帶動(dòng)力輔助裝置的安全閥 (Assisted safety valve)

在這種安全閥中，借助一個(gè)動(dòng)力輔助裝置，可以在低于正常開啟壓力的情況下強(qiáng)制使閥門開啟。如果輔助裝置失靈，閥門仍能如直接作用式安全閥一樣動(dòng)作。圖3-1所示的閥門，當(dāng)壓縮空氣是從活塞下方進(jìn)入時(shí)，就是一個(gè)帶動(dòng)力輔助裝置的安全閥。

這種安全閥適用于需要開啟壓力很接近工作壓力的場(chǎng)合，需要定期開啟安全閥以吹除粘著、凍結(jié)的介質(zhì)的場(chǎng)合。同時(shí)也為運(yùn)行人員提供了一種在緊急情況下強(qiáng)制開啟安全閥的手段。

3.2 按動(dòng)作特性分類

3.2.1 比例作用式安全閥即泄放閥（Relief valve）

如圖3-2所示，這種閥門的開啟高度（h）系隨壓力（P）的升高而逐漸變化，即具有開啟高度同壓力升高值大體成比例的特點(diǎn)。這種安全閥適合用于液體介質(zhì)的場(chǎng)合，因?yàn)槠溟_啟和關(guān)閉過(guò)程比較平穩(wěn)，不致引起被保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)液體壓力很大波動(dòng)。它也適用于系統(tǒng)的必需排量不是固定值的情形，因?yàn)槠溟_啟高度可在一定范圍內(nèi)隨系統(tǒng)排量和壓力的不同而變化。

3.2.2 兩段作用式安全閥或突跳動(dòng)作式安全閥即安全閥（Safety valve）

如圖3-3所示，這種安全閥的開啟過(guò)程分為兩個(gè)階段：其前一階段，閥瓣是隨壓力的升高而比例開啟的；而在壓力升高一個(gè)不大的數(shù)值之后，閥瓣的開啟即進(jìn)入第二階段，就是在壓力幾乎不再升高的情況下急速地開啟到規(guī)定的開啟高度。這種安全閥適用于氣體介質(zhì)。氣體在排放時(shí)伴隨著很大的體積膨脹，如果沒(méi)有突然的急速開啟過(guò)程就難以保證在壓力升高不多的條件下快速地釋放介質(zhì)。兩段作用式安全閥由于具有突開動(dòng)作，因而能在規(guī)定的升壓限度內(nèi)達(dá)到較大的開啟高度。但這種安全閥不能用于液體介質(zhì)。因?yàn)槠浼彼匍_啟，特別是急速關(guān)閉的動(dòng)作會(huì)引起被保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)液體壓力很大的波動(dòng)，甚至造成水擊。

3.2.3 安全泄放閥（Safety relief valve）

依其工作介質(zhì)不同（氣體或液體），這種閥門的動(dòng)作特性可為突跳動(dòng)作式，或?yàn)楸壤饔檬健?/span>

3.3 按開啟高度分類

3.3.1 微啟式安全閥

我國(guó)生產(chǎn)的微啟式安全閥主要有開啟高度大于等于1/40流道直徑和開啟高度大于等于1/20流道直徑的兩種。微啟式安全閥的動(dòng)作特性是比例作用式的。

3.3.2 全啟式安全閥

其開啟高度大于等于1/4流道直徑。此時(shí)，簾面積大于流道面積。這種安全閥的動(dòng)作特性屬于兩段作用式。

3.3.3 中啟式安全閥

開啟高度介于微啟式與全啟式之間。其動(dòng)作特性通常相當(dāng)于安全泄放閥。

3.4 按有無(wú)背壓平衡機(jī)構(gòu)分類

如圖3-4所示，當(dāng)安全閥不帶背壓平衡機(jī)構(gòu)時(shí)，背壓對(duì)閥瓣產(chǎn)生一個(gè)向下的合力。如果背壓是變化的，背壓對(duì)閥瓣產(chǎn)生的向下合力也是變化的。這一變化就會(huì)導(dǎo)致安全閥開啟壓力的變化。

3.4.1 背壓平衡式安全閥

在這種安全閥中設(shè)置了諸如波紋管、活塞或膜片之類平衡背壓作用的元件。這些元件的有效面積等于安全閥關(guān)閉件密封面積，所以在閥門開啟之前，背壓（附加背壓）對(duì)閥瓣上下兩側(cè)的作用力相互平衡。附加背壓的變化不會(huì)影響到開啟壓力的大小。

背壓平衡式安全閥適用于下列情形：

⑴  附加背壓是變化的，且其變化量（相對(duì)于開啟壓力而言）較大時(shí)。此時(shí)為避免附加背壓的變化對(duì)開啟壓力產(chǎn)生過(guò)大的影響，必須采用背壓平衡式安全閥。例如，當(dāng)開啟壓力的允許偏差為±3%時(shí)，如果附加背壓的變化量超過(guò)整定壓力的6%，則僅僅由于附加背壓變化造成的開啟壓力偏差就會(huì)超過(guò)允許值了。

⑵ 排放背壓超過(guò)允許的超過(guò)壓力，例如當(dāng)允許超過(guò)壓力為10%整定壓力而排放背壓超過(guò)10%整定壓力時(shí)。對(duì)于常規(guī)式安全閥，過(guò)高的排放背壓會(huì)使閥瓣升力減小，導(dǎo)致閥門動(dòng)作不穩(wěn)定，產(chǎn)生頻跳或顫振。而對(duì)于平衡式安全閥，排放背壓對(duì)閥瓣升力的影響則較小。產(chǎn)生