先导式安全阀动作原理及应用失效分析.pdf

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1、第37卷第4期化工机械493先导式安全阀动作原理及应用失效分析方学锋’蔡文生(南京市锅炉压力容器检验研究院)摘要分析了先导式安全阀的结构和工作原理，提出了先导阀的应用范围。列举了安全阀泄漏、导阀超压不动作和导阀动作主闽不动作3种常见使用故障并提出解决方法。关键词先导式安全阀开启密封活塞中图分类号TQ055．8+1文献标识码B文章编号0254-6094(2010)04-0493-03先导式安全阀(又称脉冲式安全阀)，是一种依靠从导阀排出介质来驱动或控制主阀的安全阀，导阀本身是标准的弹簧直接载荷式安全阀⋯。随着现代工业的发展，石油化工、热电、燃气输送等行业纷纷扩大生产规模

2、，越来越多的先导式安全阀应用于石油储罐、热电锅炉和燃气管道等重要设备上。先导式安全阀的好坏，直接影响着设备的安全运行，笔者分析先导式安全阀的结构特点、应用范围和工作原理，解析常见故障，以期提高安全阀的管理水平。1结构特点先导式安全阀由主阀、导阀及控制回路组成。导阀为弹簧式安全阀，主要零件有阀体、阀瓣、弹簧和阀杆等，通过调整弹簧压缩量来调节安全阀的整定压力，使得主阀根据此压力来开启和关闭。主阀有单排汽和双排汽两种结构，主要由阀体、阀瓣、弹簧、活塞室和导向套等零件组成。主阀和导阀之间有上下两根连接导管，在导管上通向主阀活塞室和导阀进口腔的通道节点上设置一浮动堵阀。先导式安

3、全阀正常工作时，浮动堵阀呈悬浮状态，一旦安全阀开启，则堵阀迅速靠向一边起密封作用。2工作原理根据导阀上导管连接主阀活塞室的上下不同腔室，可将先导式安全阀分成两种不同形式：对于导阀上导管连接主阀活塞式阀瓣下腔的结构如图l所示，正常工作状态下，阀瓣上腔和下腔均为外界大气压力，在开启状态下，下腔为介质压力；对图1先导式安全闯(上导管接下腔)图2先导式安全阀(上导管接上腔)·方学锋，男，1982年8月生，工程师。江苏省南京市，210002。494化工机械20lO年于导阀上导管连接主阀活塞式阀瓣上腔的结构如图2所示，正常工作状态下，主阀上腔为介质压力，导阀开启瞬间，上腔压力向大

4、气排放。导管连接形式不同，工作原理就有差别。2．1导阀上导管连接主阀下腔导阀上导管连接主阀活塞式阀瓣下腔结构的先导式安全阀的工作原理为：安全阀正常工作状态下，主阀进口与导阀进口相通，均有相同的系统介质压力。主阀活塞式阀瓣上腔与大气相通为外界压力，下腔通过导阀上导管也与外界相通为外界压力。进口压力低于导阀开启压力时，在弹簧预紧力的作用下，主阀和导阀均保持密封。当主阀进口压力升高到预定的开启压力时，导阀开启，导阀阀瓣上移与上密封面接触密封，向外界排放通道密封，主阀进口处的介质通过流道进入主阀活塞式阀瓣下腔，由于活塞作用面积大，推动活塞式阀瓣向上运动，迅速开启，达N-HIi

5、放状态。当主阀进口压力下降到标准规定的回座压力时，导阀阀瓣下移与下密封面接触，此时向外界排放通道打开，主阀进口处介质进入活塞式阀瓣下腔的流道密封，活塞式阀瓣下腔的介质通过导阀排放到外界，活塞推力降低，在弹簧力的作用下，主阀迅速关闭，此时先导式安全阀回到正常工作状态。2．2导阀上导管连接主阀上腔导阀上导管连接主阀活塞式阀瓣上腔结构的工作原理为：先导式安全阀处于正常工作状态时，进口压力低于导阀开启压力，主阀和导阀均保持密封。此时导阀未动作，主阀导阀进口与主阀活塞式阀瓣上腔相通，压力相同。当主阀进口压力升高到导阀预定的开启压力值时，导阀开启，主阀活塞式阀瓣上腔的介质通过导阀

6、向外泄出，与此同时浮动堵阀靠向一边，将主阀进口通向主阀活塞式阀瓣上腔的流道密封，但主阀进口和导阀进口腔室仍旧连通。因此主阀阀瓣迅速升起，达到排放状态。当主阀进口压力下降到标准规定的回座压力时，导阀阀瓣下移与密封面接触回座。此时，浮动堵阀迅速回到悬浮状态，而主阀进口介质压力迅速进入主阀活塞式阀瓣的上腔，两侧压力相同。由于主活塞式阀瓣的活塞有效面积大于主阀阀瓣密封面中径的面积，向下作用力大，因此主阀迅速关闭。此时先导式安全阀回复到正常工作状态。3应用范围根据先导式安全阀的结构特点，其适用于以下几种场合：a．密封要求高的工况。先导式安全阀的主阀可以设计成依靠工作介质来密封的

7、形式，也可对阀瓣施加比直接作用式安全阀大得多的机械载荷，密封比压大，因而具有非常良好的密封性能。b．排放面积要求大或整定压力要求高的工况。主阀通径易于设计成大口径形式，导阀的整定压力可以达到入口法兰的额定磅级。c．出口有较大附加背压的工况。先导式安全阀的导阀原理上是平衡设计的，排放通向大气或内部平衡，动作性能不受出口附加背压的影响‘川。d．设备操作压力与整定压力非常接近的场合。动作过程由主阀和导阀二者配合控制，不像单个弹簧直接载荷式安全阀那样灵敏。e．大型低压储罐。整定压力可控制得很小，如低压膜片式¨·。f．工艺要求控制超压位置与允许排放位置较远的场