4类10种阀门特点+3大选型套路+20个安装要求,让你5分钟读懂安全阀!

安全阀是锅炉、压力容器和其他受压力设备的安全附件,能够有效预防由生产装置超压引起的爆炸事故。因此,安全阀在化工装置中非常重要。要想透彻了解安全阀,就得从它的分类、特点、选型及安装要求开始。

安全阀分类及特点

1.按整体结构及加载机构的不同

安全阀按其整体结构及加载机构的不同可以分为重锤杠杆式、弹簧式和脉冲式三种。

三种形式的安全阀中,用得比较普遍的是弹簧式安全阀。

①重锤杠杆式安全阀

重锤杠杆式安全阀是利用重锤和杠杆来平衡作用在阀瓣上的力。

根据杠杆原理,它可以使用质量较小的重锤通过杠杆的增大作用获得较大的作用力,并通过移动重锤的位置(或变换重锤的质量)来调整安全阀的开启压力。

优点:

重锤杠杆式安全阀结构简单,调整容易而又比较准确,所加的载荷不会因阀瓣的升高而有较大的增加,适用于温度较高的场合,过去用得比较普遍,特别是用在锅炉和温度较高的压力容器上。

缺点:

但重锤杠杆式安全阀结构比较笨重,加载机构容易振动,并常因振动而产生泄漏;其回座压力较低,开启后不易关闭及保持严密。

②弹簧式安全阀

弹簧式安全阀是利用压缩弹簧的力来平衡作用在阀瓣上的力。

螺旋圈形弹簧的压缩量可以通过转动它上面的调整螺母来调节,利用这种结构就可以根据需要校正安全阀的开启(整定)压力。

优点:

弹簧式安全阀结构轻便紧凑,灵敏度也比较高,安装位置不受限制,而且因为对振动的敏感性小,所以可用于移动式的压力容器上。

缺点:

所加的载荷会随着阀的开启而发生变化,即随着阀瓣的升高,弹簧的压缩量增大,作用在阀瓣上的力也跟着增加。这对安全阀的迅速开启是不利的。

另外,阀上的弹簧会由于长期受高温的影响而使弹力减小。用于温度较高的容器上时,常常要考虑弹簧的隔热或散热问题,从而使结构变得复杂起来。

③脉冲式安全阀

脉冲式安全阀由主阀和辅阀构成,通过辅阀的脉冲作用带动主阀动作、其结构复杂,通常只适用于安全泄放量很大的锅炉和压力容器。

2.按介质排放方式的不同

按照介质排放方式的不同,安全阀又可以分为全封闭式、半封闭式和开放式等三种。

①全封闭安全阀

全封闭式安全阀排气时,气体全部通过排气管排放,介质不能间外泄漏,主要用于介质为有毒、易燃气体的容器。

②半封闭安全阀

半封闭式安全阀所排出的气体一部分通过排气管,也有一部分从阀盖与阀杆间的间隙中漏出,多用于介质为不会污染环境的气体的容器。

③开放式安全阀

开放式安全阀的阀盖是敞开的,使弹簧腔室与大气相通,这样有利于降低弹簧的温度,主要适用于介质为蒸汽,以及对大气不产生污染的高温气体的容器。

3.按阀瓣开启的最大高度和流道之比

按照阀瓣开启的最大高度与安全阀流道直径之比来划分,安全阀主要分为微启式安全阀和全启式安全阀两种。

①微启式安全阀

微启式安全阀的开启高度小于流道直径的1/4,通常为流道直径的1/40一1/20。

微启式安全阀的动作过程是比例作用式的,主要用于液体场合,有时也用于排放量很小的气体场合。

②全启式安全阀

全启式安全阀的开启高度大于或等于流道直径的1/4。全启式安全阀的排放面积是阀座喉部最小截面积。

其动作过程是属于两段作用式,必须借助于一个升力机构才能达到全开启,全启式安全阀主要用于气体介质的场合。

4.按作用原理

按作用原理分类,可以分为直接作用式安全阀和非直接作用式安全阀。

①直接作用式安全阀

直接作用式安全阀是在工作介质的直接作用下开启的,即依靠工作介质压力的作用克服加载机构加于阀瓣的机械载荷,使阀门开启。

这种安全阀具有结构简单,动作迅速,可靠性好等优点。但因为依靠结构加载,其载荷大小受到限制,不能用于高压、大口径的场合。

②非直接作用式安全阀

这类安全阀可以分为先导式安全阀、带动力辅助装置的安全阀。

先导式安全阀:

是依靠从导阀排出的介质来驱动或控制的,而导阀本身是一个直接作用式安全阀,有时也采用其他形式的阀门。

先导式安全阀适用于高压、大口径的场合。先导式安全阀的主阀还可以设计成依靠工作介质来密封的形式,或者可以对阀瓣施加比直接作用式安全阀大得多的机械载荷,因而具有良好的密封性能。

同时,它的动作很少受背压的影响。这种安全阀的缺点在于它的可靠性同主阀和导阀有关,动作不如直接作用式安全阀那样迅速、可靠,而且结构较复杂。

带动力辅助装置的安全阀:

是借助于一个动力辅助装置,在低于正常开启压力的情况下强制安全阀开启。

这种安全阀适用于开启压力很接近于工作压力的场合,或需定期开启安全阀以进行检查或吹除粘着、冻结的介质的场合。同时,也提供了一种在紧急情况下强制开启安全阀的手段。

安全阀选型须知

1.安全阀各种参数的确定

①确定安全阀公称压力。

根据阀门材料、工作温度和最大工作压力选定公称压力。

②确定安全阀的工作压力等级。

根据压力容器的设计压力和设计温度选定工作压力等级,安全阀的工作压力与弹簧的工作压力级有着不同的含义。

安全阀的工作压力是指安全阀正常运行时阀前所承受的静压力,它与被保护系统或设备的工作压力相同。

而弹簧的工作压力级则是指某一根弹簧所允许使用的工作压力范围,在该压力范围内,安全阀的开启压力(即整定压力)可以通过改变弹簧的预紧压缩量进行调节。

同一公称压力的安全阀,根据弹簧设计要求,可以分为多种不同的工作压力级。

选用安全阀时,应根据所需开启压力值确定阀门的工作压力级。

③确定安全阀的排放压力Pd

安全阀的排放压力一般为整定压力(开启压力)的1.1倍,蒸汽锅炉安全阀的排放压力为整定压力的1.03倍。

④确定安全阀的通径

根据必需排放量来确定,安全阀的排放能力≥必需排放量。

被保护系统所必需的排放量是指系统发生异常超压时为防止超压所必须排除的量,它是由系统或设备的工作条件、容量以及可能引起超压等因素决定的。

⑤材质的确定

选用安全阀的材质应考虑介质的工作温度、工作压力,介质性能以及材料的工艺性,经济性等多种因素。

2.安全阀特殊结构的确定

①对于开启压力大于3MPa蒸汽用的安全阀或介质温度超过320℃的气体用的安全阀,应选用带散热器(翅片)的安全阀。

②对承受附加背压力的安全阀,而且其背压力变化量超过整定压力10%时,应选用波纹管安全阀。

另外对使用有腐蚀性介质的安全阀,为防止弹簧及导向机构受介质腐蚀,也应选用波纹管安全阀。

③对于易燃、毒性为极度或高度危害介质必须采用封闭式安全阀,如需采用带有提升机构的,则应采用封闭式带板手安全阀。

④对空气、60℃以上热水或蒸汽等非危害介质,应采用带板手安全阀。

⑤液化槽(罐)车,应采用内置式安全阀。

对于泄放量大的工况,应选用全启式;

对于工作压力稳定、泄放量小的工况,宜选用微启式;

对于高压、泄放量大的工况,宜选用非直接起动式,如脉冲式安全阀;

对于容器长度超过6m的应设置两个或两个以上安全阀。

⑦工作压力低的固定式容器,可采用静重式(高压锅)或杠杆重锤式安全阀。移动式设备应采用弹簧式安全阀。

⑧对于介质较稠且易堵塞的,宜选用安全阀与爆破片的串联组合式的泄放装置。

安全阀安装位置及要求

1.安装位置?

①垂直向上安装。

②安装位置,尽量靠近被保护的设备或管道。

③安装在易于检修和调节之处,周围有足够空间。

④压力容器的安全阀,安装在容器本体液面以上气相空间,也可以安装在连接点位于压力容器气相空间的管道上。

⑤对于盛装易燃、毒性、黏性介质的容器、设备,可在安全阀前装截止阀,但截止阀的流通面积,不得小于安全阀的最小流通面积,并加装铅封,保证截止阀处于全开、常开状态。

⑥安全阀要与截止阀反向安装,减少阀门自重力影响,避免出现应力疲劳和排放振动疲劳。

⑦对于可能被物料堵塞或腐蚀的安全阀,在其入口前设爆破片,并在安全阀与爆破片之间,加装检查阀,在其入口管道上采取反吹扫、伴热或保温等防堵措施。

⑧在管道上安装的安全阀,应设置在流体压力比较稳定且距波动源有一定距离的地方,不能安装在水平管道的死角处。

⑨对于液体介质的管道、换热器或压力容器等,当阀门关闭可能会出现热膨胀,造成压力憋高的问题时,设置的安全阀可水平安装,直接向下排出液体。

⑩对空紧急排放,管口要平整、不尖锐,没有毛刺,以防产生静电放电。

⑪安全阀安装点,不能使安全阀承受过大的背压值,应在规定允许范围内。

⑫安全阀的阀体,要支撑平稳。

⑬介质为极度和高度危害或易燃易爆介质的容器,安全阀的排出口应引至安全地点,并进行妥善处理。

两个以上的安全阀若共用一根排放管时,排放管的截面积应不小于所有安全阀出口截面积的总和,但氧气或可燃气体以及其他能相互产生化学反应的两种气体不能共用一根排放管。

2.安装要求?

①对于腐蚀性介质,安全阀要与爆破片组合安装。

②对于高毒性介质,要选用密封性良好的安全阀类型。

③对于高温介质安全阀,高温对弹簧影响较大,应避免选用弹簧式安全阀。

④对于重要安全阀,或者易受火灾影响的安全阀,要设置喷淋保护。

⑤对于球罐用安全阀,要安装双安全阀,且其中任何一个安全阀的泄压能力,都能满足球罐安全泄压要求。

⑥安全阀要设置静电跨线。

⑦为了防止安全阀反复启闭,产生颤振,损坏阀门,要减少安全阀入口管道的压力降,即加大入口管径、缩短入口管段。

全方位了解阀门,助力阀门选型,值得收藏!

本文将从阀门的分类、特性,选择阀门的步骤和依据及阀门选型说明等多个角度全方位的带大家了解阀门的世界。

在流体管道系统中,阀门是控制元件,其主要作用是隔离设备和管道系统、调节流量、防止回流、调节和排泄压力。

阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。由于管道系统选择最适合的阀门显得非常重要,所以,了解阀门的特性及选择阀门的步骤和依据也变得至关重要起来。

一、阀门的分类

阀门总的可分两大类:1

自动阀门

依靠介质(液体、气体)本身的能力而自行动作的阀门。如止回阀、安全阀、调节阀、疏水阀、减压阀等。

2

驱动阀门

借助手动、电动、液动、气动来操纵动作的阀门。如闸阀,截止阀、节流阀、蝶阀、球阀、旋塞阀等。按结构特征,根据关闭件相对于阀座移动的方向可分为:

截门形:关闭件沿着阀座中心移动;

闸门形:关闭件沿着垂直阀座中心移动;

旋塞和球形:关闭件是柱塞或球,围绕本身的中心线旋转;

旋启形:关闭件围绕阀座外的轴旋转;

碟形:关闭件的圆盘,围绕阀座内的轴旋转;

滑阀形:关闭件在垂直于通道的方向滑动。

按用途,根据阀门的不同用途可分为:

开断用:用来接通或切断管路介质,如截止阀、闸阀、球阀、蝶阀等。

止回用:用来防止介质倒流,如止回阀。

调节用:用来调节介质的压力和流量,如调节阀、减压阀。

分配用:用来改变介质流向、分配介质,如三通旋塞、分配阀、滑阀等。

安全阀:在介质压力超过规定值时,用来排放多余的介质,保证管路系统及设备安全,如安全阀、事故阀。

其它特殊用途:如疏水阀、放空阀、排污阀等。

按驱动方式,根据不同的驱动方式可分为:

手动:借助手轮、手柄、杠杆或链轮等,有人力驱动,传动较大力矩时装有蜗轮、齿轮等减速装置。

电动:借助电机或其他电气装置来驱动。

液动:借助(水、油)来驱动。

气动:借助压缩空气来驱动。

按压力,根据阀门的公称压力可分为:

真空阀:绝对压力<0.1Mpa即 760mm汞柱高的阀门,通常用mm汞柱或mm水柱表示压力。

低压阀:公称压力PN≤1.6Mpa的阀门(包括PN≤1.6MPa的钢阀)

中压阀:公称压力PN2.5—6.4MPa的阀门。

高压阀:公称压力PN10.0—80.0MPa的阀门。

超高压阀:公称压力PN≥100.0MPa的阀门。

按介质的温度分,根据阀门工作时的介质温度可分为:

普通阀门:适用于介质温度-40℃~425℃的阀门。

高温阀门:适用于介质温度425℃~600℃的阀门。

耐热阀门:适用于介质温度600℃以上的阀门。

低温阀门:适用于介质温度-150℃~ -40℃的阀门。

超低温阀门:适用于介质温度-150℃以下的阀门。

按公称通径分,根据阀门的公称通径可分为:

小口径阀门:公称通径DN<40mm的阀门。

中口径阀门:公称通径DN50~300mm的阀门。

大口径阀门:公称通径DN350~1200mm的阀门。

特大口径阀门:公称通径DN≥1400mm的阀门。

按与管道连接方式分,根据阀门与管道连接方式可分为:

法兰连接阀门:阀体带有法兰,与管道采用法兰连接的阀门。

螺纹连接阀门:阀体带有内螺纹或外螺纹,与管道采用螺纹连接的阀门。

焊接连接阀门:阀体带有焊口,与管道采用焊接连接的阀门。

夹箍连接阀门:阀体上带有夹口,与管道采用夹箍连接的阀门。

卡套连接阀门:采用卡套与管道连接的阀门。

二、阀门的特性

阀门的特性一般有两种,使用特性和结构特性。1

使用特性

它确定了阀门的主要使用性能和使用范围,属于阀门使用特性的有:

阀门的类别(闭路阀门、调节阀门、安全阀门等);

产品类型(闸阀、截止阀、蝶阀、球阀等);

阀门主要零件(阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、密封面)的材料;

阀门传动方式等。

2

结构特性

它确定了阀门的安装、维修、保养等方法的一些结构特性,属于结构特性的有:

阀门的结构长度和总体高度、与管道的连接形式(法兰连接、螺纹连接、夹箍连接、外螺纹连接、焊接端连接等);

密封面的形式(镶圈、螺纹圈、堆焊、喷焊、阀体本体);

阀杆结构形式(旋转杆、升降杆)等。

三、选择阀门的步骤和依据

1

选择步骤

(1)明确阀门在设备或装置中的用途,确定阀门的工作条件:适用介质、工作压力、工作温度等等。
(2)确定与阀门连接管道的公称通径和连接方式:法兰、螺纹、焊接等。(3)确定操作阀门的方式:手动、电动、电磁、气动或液动、电气联动或电液联动等。(4)根据管线输送的介质、工作压力、工作温度确定所选阀门的壳体和内件的材料:灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、碳素钢、合金钢、不锈耐酸钢、铜合金等。(5)选择阀门的种类:闭路阀门、调节阀门、安全阀门等。(6)确定阀门的型式:闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、节流阀、安全阀、减压阀、蒸汽疏水阀等。(7)确定阀门的参数:对于自动阀门,根据不同需要先确定允许流阻、排放能力、背压等,再确定管道的公称通径和阀座孔的直径。(8)确定所选用阀门的几何参数:结构长度、法兰连接形式及尺寸、开启和关闭后阀门高度方向的尺寸、连接的螺栓孔尺寸和数量、整个阀门外型尺寸等。(9)利用现有的资料:阀门产品目录、阀门产品样本等选择适当的阀门产品。

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选择阀门的依据

在了解掌握选择阀门步骤的同时,还应进一步了解选择阀门的依据。(1)所选用阀门的用途、使用工况条件和操纵控制方式。(2)工作介质的性质:工作压力、工作温度、腐蚀性能,是否含有固体颗粒,介质是否有毒,是否是易燃、易爆介质,介质的黏度等等。(3)对阀门流体特性的要求:流阻、排放能力、流量特性、密封等级等等。(4)安装尺寸和外形尺寸要求:公称通径、与管道的连接方式和连接尺寸、外形尺寸或重量限制等。(5)对阀门产品的可靠性、使用寿命和电动装置的防爆性能等的附加要求。

在选定参数时应注意:

如果阀门要用于控制目的,必须确定如下额外参数:操作方法、最大和最小流量要求、正常流动的压力降、关闭时的压力降、阀门的最大和最小进口压力。

根据上述选择阀门的依据和步骤,合理、正确地选择阀门时还必须对各种类型阀门的内部结构进行详细了解,以便能对优先选用的阀门做出正确的抉择。

管道的最终控制是阀门。阀门启闭件控制着介质在管道内的流束方式,阀门流道的形状使阀门具备一定的流量特性,在选择管道系统最适合安装的阀门时必须考虑到这一点。

选择阀门应遵循的原则:

1、截止和开放介质用的阀门

流道为直通式的阀门,其流阻较小,通常选择作为截止和开放介质用的阀门。向下闭合式阀门(截止阀、柱塞阀)由于其流道曲折,流阻比其他阀门高,故较少选用。在允许有较高流阻的场合,可选用闭合式阀门。

2、控制流量用的阀门

通常选择易于调节流量的阀门作为控制流量用。向下闭合式阀门(如截止阀)适于这一用途,因为它的阀座尺寸与关闭件的行程之间成正比关系。旋转式阀门(旋塞阀、蝶阀、球阀)和挠曲阀体式阀门(夹紧阀、隔膜阀)也可用于节流控制,但通常只能在有限的阀门口径范围内适用。闸阀是以圆盘形闸板对圆形阀座口做横切运动,它只有在接近关闭位置时,才能较好地控制流量,故通常不用于流量控制。

3、换向分流用的阀门

根据换向分流的需要,这种阀门可有三个或更多的通道。旋塞阀和球阀较适用于这一目的,因此,大部分用于换向分流的阀门都选取这类阀门中的一种。但是在有些情况下,其他类型的阀门,只要把两个或更多个阀门适当地相互连接起来,也可作换向分流用。

4、带有悬浮颗粒的介质用阀门

当介质中带有悬浮颗粒时,最适于采用其关闭件沿密封面的滑动带有擦拭作用的阀门。如果关闭件对阀座的来回运动是竖直的,那末就可能夹持颗粒,因此这种阀门除非密封面材料可以允许嵌入颗粒,否则只适用于基本清洁的介质。球阀和旋塞阀在启闭过程中对密封面均有擦拭作用,故适宜用在带有悬浮颗粒的介质中。

四、阀门选型说明

1

闸阀的选型

一般情况下,应首选闸阀。闸阀除适用于蒸汽、油品等介质外,还适用于含有粒状固体及粘度较大的介质,并适用于放空和低真空系统的阀门。对带有固体颗粒的介质,闸阀阀体上应带有一个或两个吹扫孔。对低温介质,应选用低温专用闸阀。

2

截止阀选型说明

截止阀适用于对流体阻力要求不严的管路上,即对压力损失考虑不大,以及高温、高压介质的管路或装置,适用于DN<200mm的蒸汽等介质管道上;小型阀门可选用截止阀,如针形阀、仪表阀、取样阀、压力计阀等;截止阀有流量调节或压力调节,但对调节精度要求不高,而且管路直径又比较小时,宜选用截止阀或节流阀;对于剧毒介质,宜选用波纹管密封的截止阀;但截止阀不宜用于粘度较大的介质和含有颗粒易沉淀的介质,也不宜作放空阀及低真空系统的阀门。

3

球阀选型说明

球阀适用于低温、高压、粘度大的介质。大多数球阀可用于带悬浮固体颗粒的介质中,依据密封的材料要求也可用于粉状和颗粒状的介质;全通道球阀不适用于流量调节,但适用于要求快速启闭的场合,便于实现事故紧急切断;通常在密封性能严格、磨损、缩口通道、启闭动作迅速、高压截止(压差大)、低噪音、有气化现象、操作力矩小、流体阻力小的管路中,推荐使用球阀;球阀适用于轻型结构、低压截止、腐蚀性介质中;球阀还是低温、深冷介质的最理想阀门,低温介质的管路系统和装置上,宜选用加上阀盖的低温球阀;选用浮动球球阀时其阀座材料应承接球体和工作介质的载荷,大口径的球阀在操作时需要较大的力,DN≥200mm的球阀应选用蜗轮传动形式;固定球球阀适用于较大口径及压力较高的场合;另外,用于工艺剧毒物料、可燃介质管道的球阀,应具有防火、防静电结构。

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节流阀选型说明

节流阀适用于介质温度较低、压力较高的场合,适用于需要调节流量和压力的部位,不适用于粘度大和含有固体颗粒的介质,不宜作隔断阀。

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旋塞阀选型说明

旋塞阀适用于要求快速启闭的场合,一般不适用于蒸汽及温度较高的介质,用于温度较低、粘度大的介质,也适用于带悬浮颗粒的介质。

6

蝶阀选型说明

蝶阀适用于口径较大(如DN>600mm)及结构长度要求短,以及需要进行流量调节及启闭要求快速的场合,一般用于温度≤80℃、压力≤1.0MPa的水、油品和压缩空气等介质;由于蝶阀相对于闸阀、球阀压力损失比较大,故蝶阀适用于压力损失要求不严的管路系统中。

7

止回阀选型说明

止回阀一般适用于清净介质,不宜用于含有固体颗粒和粘度较大的介质。

当DN≤40mm时,宜采用升降止回阀(仅允许安装在水平管道上);

当DN=50~400mm时,宜采用旋启式升降止回阀(在水平和垂直管道上都可安装,如安装在垂直管道上,介质流向要由下而上);

当DN≥450mm时,宜采用缓冲型止回阀;

当DN=100~400mm也可选用对夹式止回阀;

旋启式止回阀可以做成很高的工作压力,PN可以达到42MPa,根据壳体及密封件的材质不同可适用于任何工作介质和任何工作温度范围。介质为水、蒸汽、气体、腐蚀性介质、油品、药品等。介质工作温度范围在 -196~800℃之间。

8

隔膜阀选型说明

隔膜阀适用于工作温度小于200℃、压力小于1.0MPa的油品、水、酸性介质和含悬浮物的介质,不适用于有机溶剂和强氧化剂介质;研磨颗粒性介质宜选堰式隔膜阀,选用堰式隔膜阀要参照它的流量特性表;粘性流体、水泥浆以及沉淀性介质宜选用直通式隔膜阀;除特定要求,隔膜阀不宜用于真空管路和真空设备上。阀门应用、操作频率和服务千变万化,要控制或杜绝那怕是低微的泄漏,最重要、最关键的设备还数阀门。学会正确选择阀门至关重要。


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