安全阀的设计.docx

1第一章 设计依据据、原则则和安全全要求第一节 设计依依据一 设计计标准 安全阀阀相关标标准是安安全阀设设计的基基本依据据国标标中安全全阀的设设计要求求如下：：1 安全全阀适用用于清洁洁、不含含固体颗颗粒、粘粘度低的的介质2 安全全阀不能能单独用用于压力力快速增增长的场场合3 安全全阀不宜宜单独用用于阀座座与阀瓣瓣密封面面可能被被介质粘粘连或介介质可能能生成晶晶体的场合合，但可可以将爆爆破片安安全装置置串联在在安全阀阀入口侧侧组合使使用 4 安全全阀的型型式通常常采用弹弹簧直接接载荷式式安全阀阀，阀型型有全启启式和微微启式全启式安安全阀适适用于泄泄放体、蒸蒸汽及液液化气介介质，微微启式安安全阀一一般适用用于泄放液液体介质质5 用于于液体的的安全阀阀公称通通径至少少为155mm6 安全全阀整定定压力偏偏差不应应超过±±3%整整定压力力±0..0155MPaa的较大大值7 装有安全全阀时，容容器的设设计压力力按以下下步骤确确定：(a)根根据容器器的工作作压力ppw，确定定安全阀阀的整定定压力ppz ，一一般取ppz=（1.005~11.1） pw；当pz＜0.118MPPa 时时，可适适当提高高pz 相对对于pw 的比比值； (bb)取容容器的设设计压力力p 等于于或稍大大于整定定压力ppz，即p≥pzz。

8 安全阀相相关技术术要求应应符合GGB/TT 1222411（GB 1500.1——20100）在表表2-11 中列列出了国国内和国国外相关关的安全全阀标准准表1-11 安全全阀的相相关标准准序号代号名称1GB/TT122241 阀门设设计一般般要求 2GB/TT122242压力释放放装置性性能试验验规范3GB/TT122243弹簧直接接载荷式式安全阀阀4JB/TT96224电站安全全阀技术术条件5JB/TT64441压缩机用用安全阀阀6ISO442133-1安全阀第第一部分分一般要要求7ISO442166-2安全阀第第二部分分可控制制的压力力泄放系系统8ASMEE锅炉及压压力容器器规范ⅠⅠ动力锅锅炉9ASMEE锅炉及压压力容器器规范ⅡⅡ核动力力设备10ASMEE锅炉及压压力容器器规范压压力容器器11DIN333200安全阀安安全关闭闭阀12TRD4421压力泄放放装置--用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组蒸汽汽锅炉的的安全阀阀13BS67759蒸汽及热热水用安安全阀技技术规范范14BS67759第四部分分安全阀阀及安全全阀弹簧簧15JIS B82210第四部分分安全阀阀及安全全阀弹簧簧16API RP5520 I炼厂中压压力泄放放装置的的设计计计算、选选用和安安装设计计计算和和选用17PAI RP550 III炼厂中压压力泄放放装置的的设计计计算、选选用和安安装-安装18API RP5526钢制法兰兰连接安安全泄压压阀19API RP5527泄压阀的的阀座密密封二 动动作性能能指标(1)用用于气体体介质安安全阀见见表2--2注：下表表中: ps--整定压压力；pp-工作作压力；；do--流道直直径表2-22 用于于气体介介质安全全阀动作作性能指指标： 标准 项目 GB/TT122243ISO0041226ASMEE标准第第Ⅷ卷压力力容器JIS B882100 排放压力力Pd≤1.110pss≤1.110pss≤1.110pss启闭压差差△Pb11Ps△Pb11△Pb11△Pb11Ps△Pb110.2≤0.003Ps≤00.3时时，△Pb1≤0.003≤15%%Ps≤0.22≤0.003≥0.22≤15%%ps≥0.22≤15%%ps整定压力力的允许许偏差ΔpsPsδpsPsδpsPsδpsPsδps≤0.55±0.0015≤0.55±0.0015≤70%%ps±2%pps≤0.11≤0.002≤0.22≤0.0025≥0.55±3%pps≥0.55±0.55≥70%%ps±3%pps≤0.33≤0.003≥0.33≤15%%ps 第第二节 设计计原则 1．基本本原则（1）设设计的产产品必须须满足用用户实际际使用的的所有要要求。

2）保保证实际际使用的的前提下下，所设设计的产产品应是是最经济济的（如如选型、用用材等方方面）3）如如何使安安全阀的的综合性性能达到到标准是是设计人人员的首首先原则则4）尽尽可能多多地对设设计产品品作型式式试验，以以获取性性能参数数作为设设计依据据5）正正确设计计弹簧的的刚度，以以便内部部零件结结构的匹匹配更合合理，设设计的产产品便于于装拆和和维修6）有有较长的的使用寿寿命（包包括维修修后的寿寿命） 由于于安全阀阀使用的的介质繁繁多，总总体可归归纳为三三种状态态，即蒸蒸汽、气气态和液液体临临界状态态是一种种特例）有有时，设设计人员员借助于于冷态试试验的手手段，对对安全阀阀所得出出合格的的性能数数据，但但用于重重油（沥沥清）等等介质性性能又不不一定理理想，设设计人员员又不可可能在各各种介质质的工况况条件下下作性能能试验，这这就使得得安全阀阀的设计计不能照照搬哪种种成熟产产品模式式，而是是要根据据不同介介质的实实际使用用状况，设设计出弹弹簧刚度度适当，内内件结构构合理的的产品，当当然，安安全阀设设计原则则最终是是要让用用户得到到满意的的产品但但设计好好产品的的捷径，主主要还是是来自现现场实践践经验的的积累。

2．结构构设计原原则（1）阀阀体 安全阀阀是通过过阀体使使零件相相互连接接成为一一个完整整的产品品安全全阀通过过阀体的的法兰或或螺纹管管接头或或焊接连连接在系系统上的的阀体体承受着着被保护护系统的的压力作作用，所所以阀体体应有足足够的强强度和密密封性，不不允许出出现变形形或泄漏漏 1) 阀阀体材料料的选择择通常按按温度、压压力和介介质的腐腐蚀性来来定具具体情况况将在下下一节做做专门介介绍，此此处不再再复述2) 安安全阀排排放时，介介质通过过阀体泄泄放至安安全的地地方，所所以要求求通道部部分的尺尺寸和形形状应保保证其流流体阻力力最小3) 阀阀体的进进口和出出口支管管承受着着安全阀阀和排放放管道的的重量以以及安全全阀排放放时的反反作用力力，阀体体应有足足够的强强度和刚刚度4) 为为了提高高排放能能力，阀阀座通道道截面积积不因有有导向筋筋的存在在而缩小小介质流流动畅通通，不仅仅在阀座座通道中中，在阀阀瓣打开开的环状状间隙处处没有涡涡流现象象阀体体和出口口支管的的通道截截面积为为2.55d0由由于排放放能力高高，安全全阀的阀阀座通道道截面积积较小，使使安全阀阀易于密密封2）阀阀座阀座设计计成可拆拆卸的结结构形式式，阀座座通道设设计成拉拉法尔喷喷嘴的光光滑低阻阻力形状状。

喷嘴嘴式安全全阀能在在长期使使用中保保持高度度密封，减减少阀座座和阀瓣瓣密封面面的机械械变形、热热变形和和侵蚀阀阀座的热热变形是是介质对对于非对对称阀体体的作用用引起的的，而阀阀座的机机械变形形则可能能在把阀阀体紧固固在容器器上发生生采用用可拆卸卸结构，则则阀体的的变形一一般不易易造成阀阀座的变变形，而而阀座的的变形是是导致安安全阀泄泄漏的主主要原因因安全全阀的主主要受压压元件是是阀座，所所以在设设计时应应进行强强度校核核，在结结构上应应设计成成圆滑过过渡，阀阀座一般般不宜采采用铸件件，应采采用棒料料和锻件件加工，并并需进行行强度试试验3)阀阀瓣阀瓣是和和阀座一一起组成成密封面面，其密密封面一一侧要直直接承受受介质的的压力、温温度等，它它的结构构设计合合理与否否，直接接影响到到安全阀阀的密封封性能阀阀瓣的结结构设计计是根据据安全阀阀要达到到的密封封性能指指标、密密封面宽宽度和密密封比压压、受弹弹簧预紧紧力的大大小、所所使用的的介质特特性等诸诸多因素素来考虑虑的阀阀瓣的材材料选用用和阀座座相比，应应相同或或更好一一点，对对美标安安全阀来来说，采采用较多多的是4420、3044 和3166L，当当然，在在所有腐腐蚀性强强的地方方，还应应选用更更好的，如如蒙乃尔尔、哈氏氏合金、钛钛合金等等其它材材料。

4）阀阀杆 安全全阀弹簧簧的作用用力是通通过阀杆杆传递给给阀瓣，形形成初始始密封当当安全阀阀动作时时，阀杆杆沿着弹弹簧上下下面的弹弹簧座移移动，因因此阀杆杆的作用用很重要要1) 阀阀杆力不不是通过过钢球传传递给阀阀瓣时，阀阀杆的端端部应做做成求面面，球面面半径按按施加于于阀杆的的作用力力来选取取当作作用力小小于60000NN 时，r==1.55mm 就够了了；作用用力达118000N 时时，r==4mmm球面面半径也也可按安安全阀口口径来选选取，即即r=（0.005~00.088）d02)加于于阀杆的的载荷超超过10000NN 时，阀阀杆端部部用2CCr133 钢制制造，其其硬度经经热处理理40~~43HHRC或或在端部部堆焊硬硬质合金金，硬度度不低于于45~~48HHRC5）弹弹簧 弹簧簧是重要要的零件件之一，弹弹簧式安安全阀的的性能受受弹簧的的控制，弹弹簧的设设计成功功与否决决定了安安全阀的的最终性性能是否否达到设设计要求求和使用用要求弹弹簧在安安全阀里里的工作作原理比比较简单单，它通通过弹簧簧座把作作用力传传递给阀阀杆，阀阀杆再把把弹簧力力传递到到阀瓣上上1)为了了保证弹弹簧力能能平稳地地传递到到阀瓣上上，在设设计制造造安全阀阀弹簧时时，应将将弹簧的的端部磨磨平，支支撑面至至少大于于3/44 圈。

并并且应满满足平行行度和垂垂直度的的要求3)为了了防止弹弹簧松驰驰，在计计算时取取较低的的许用应应力值，制制造时进进行强化化处理4)石油油化学工工业中应应十分注注意弹簧簧的抗腐腐蚀保护护，在同同某些介介质接触触时会使使弹簧圆圆钢变细细和出现现内部裂裂纹、应应力腐蚀蚀等现象象为了了防腐蚀蚀，弹簧簧应采用用合金钢钢制造，并并采用包包保护层层、镀镍镍、渗铝铝等方法法，在结结构上利利用橡胶胶弹性隔隔膜或金金属波纹纹管使弹弹簧同腐腐蚀性介介质隔离离，或在在弹簧表表面喷涂涂聚四氟氟乙烯的的方法保保护弹簧簧6）调调节圈调节圈是是全启式式安全阀阀的重要要部件之之一，调调节圈分分上调节节圈和下下调节圈圈利用用调节圈圈对排放放压力、回回座压力力进行调调整，这这个调整整由制造造厂商根根据需要要来确定定，用户户在使用用过程中中不得随随意调整整调节圈圈的位置置，它决决定着安安全阀的的动作性性能调调节圈的的位置较较高时，安安全阀开开启压力力就降低低，同时时关闭压压力也降降低通通常下调调节圈安安装在阀阀座的上上部，上上调节圈圈安装在在反冲盘盘的导向向套上用用来调节节安全阀阀开启压压力的上上调节圈圈，拧在在阀瓣于于其中滑滑动的导导向套的的下部。

当当调节圈圈往下调调时，为为使阀瓣瓣达到全全开启高高度的压压力即可可低些上上调节圈圈的位置置通过阀阀体上部部的螺孔孔来调节节，螺孔孔用螺栓栓封住，螺螺塞具有有伸出的的端头，使使调节圈圈固定以以防转动动7）活活塞 背压压力对安安全阀的的排放能能力、。