摘要：安全阀是燃气场站及管道中一种常用的安全排放装置，对燃气供应系统的超压预防起着重要作用。在介绍安全阀分类的基础上，结合燃气的特点具体分析了燃气工程领域对安全阀的基本性能要求，并就安全阀选型设计中应注意的问题进行了探讨。
关键词：安全阀；燃气工程；超压预防；放散
城市燃气工程是城市的市政公用基础设施，燃气场站设备及管道在特殊情况下都具有出现超压的可能。安全阀作为一种常用的安全排放装置，对燃气供应系统的超压预防起着重要作用，本文主要就安全阀的分类、基本性能要求及选型中应注意的问题等方面进行了具体探讨。
1安全阀的分类
1.1杠杆重锤式安全阀
这是利用阀上安装的重锤重量来产生杠杠力矩，并用此力矩的作用将阀芯压紧在阀座上，进而平衡燃气设备或管道内的燃气压力，使其保持在设计允许的安全范围内。当系统因设备故障、误操作等原因导致内部燃气压力增大时，燃气产生的力矩将大于安全阀上重锤产生的杠杆力矩，平衡就被破坏，从而使安全阀的阀芯被顶起离开阀座，燃气通过阀芯和阀座之间的间隙向外放散；随着燃气的放散，燃气设备或管道内的压力逐渐降低，当燃气压力产生的力矩小于重锤重量产生的力矩时，阀芯又在重锤的作用下重新被压紧在阀座上，从而使燃气停止继续向外放散。杠杆重锤式安全阀可通过调整重锤与杠杆支点间的距离或改变重锤的重量来调节安全阀的设定开启压力，如果增大重锤的重量或其与杠杆支点的距离，杠杠力矩就会增大，从而能够调高安全阀的设定开启压力；反之，减少重锤的重量或其与杠杆支点的距离，杠杠力矩就会降低，从而能够调低安全阀的设定开启压力。杠杆重锤式安全阀具有结构简单、开启压力设定容易、调整较准确等优点，曾在燃气锅炉等压力容器上得到广泛应用。但杠杆重锤式安全阀的结构笨重，对振动较敏感，回座迟钝，并常因振动而产生泄漏，常用在固定设备上。
1.2弹簧式安全阀
这是利用弹簧被压缩后产生的弹力来平衡燃气介质的压力，进而将安全阀的阀芯压紧在阀座上，使燃气压力保持在设计允许的安全范围内。当系统因设备故障、误操作等原因导致内部燃气压力增大时，燃气压力将大于阀芯上部的弹簧弹力，弹簧被压缩，阀芯被顶起而离开阀座，燃气通过阀芯与阀座之间的间隙向外放散；随着燃气的放散，燃气设备或管道内的压力逐渐降低，弹簧伸长，当压力降低到小于弹簧的弹力时，阀芯与阀座会重新闭合，从而使燃气停止继续向外放散。弹簧式安全阀可通过调整弹簧的压缩量来调节或校正安全阀的设定开启压力，具有结构轻便紧凑，灵敏度较高，安装位置不受限制等优点，并且相对于杠杆重锤式安全阀，弹簧式安全阀的振动敏感性小，密封性好，可用于移动式的燃气压力容器上。但弹簧式安全阀的缺点是弹簧弹力会随着阀的开启而发生变化，即当阀开启度大时，由于阀瓣的升高造成弹簧压缩量增大，其弹力也随之增加，不利于安全阀的迅速开启。
1.3脉冲式安全阀
也称先导式安全阀，由执行启闭结构的主安全阀和传导脉冲信号的辅助脉冲阀两部分组成。脉冲阀是一般的重锤式安全阀（也可以是弹簧式安全阀），主安全阀由脉冲阀控制。主安全阀有活塞室，活塞与阀芯装在同一根阀杆上，在正常情况下，阀芯靠燃气压力及弹簧向上的拉力压紧在阀座上。当燃气压力超过规定值时，脉冲阀先打开，燃气经导气管引入主阀活塞上面，借燃气压力使活塞向下移动，带动阀芯向下离开阀座，主安全阀开启而排气泄压；当压力下降到一定数值后，脉冲阀关闭，活塞上的气流切断，主安全阀在燃气压力及弹簧拉力作用下随之关闭。而活塞上的余气可以起缓冲作用，使主阀缓慢关闭，以免阀瓣与阀座因撞击而损伤。脉冲式安全阀结构较复杂，具有动作灵活、准确、起闭延迟小、关闭严密、排气能力大等特点，适用于高压系统大排量的安全放散，因此在高参数大容量燃气锅炉、压力容器、压缩天然气减压装置等设备上得到广泛应用。
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2燃气安全阀的基本性能要求
2.1准确开启
准确开启是指当系统因设备故障、误操作等原因导致内部燃气压力增大到最高允许压力，也即安全阀的进口压力达到预先设定的启动压力时，安全阀应能准确地开启，并迅速达到规定的开启高度。准确开启是对所有安全阀的最基本要求，因为安全阀对压力升高的反应不灵敏将会导致燃气设备及管道的破裂、损坏等危险情况，极易发生安全事故，甚至影响人员生命财的产安全。安全阀的启动压力不应大于燃气设备及管道的设计压力值，启动压力的允许偏差在相关标准规范中也有明确的规定网。
2.2稳定排放
稳定排放是指安全阀准确开启后，能够保持在稳定的排放状态，及时顺利地放散出额定数量的燃气，并具有良好的机械特性；同时，排放过程中不会发生频跳、颤振、卡阻等现象。在安全阀的选型计算中，稳定排放对选用的具体结构及设计流道尺寸提出了技术要求。如果流道截面积设计的过小，安全阀开启后，不能将足够多的超压燃气及时排放，系统压力将会继续上升，容易发生安全事故。相反，如果设定的流道截面积远过大，安全阀开启后，大量燃气的迅速排放将使燃气压力急剧下降到工作压力以下，导致安全阀突然关闭，阀瓣对阀座造成剧烈撞击；但由于此时导致燃气压力升高的因素并未完全消除，阀瓣也会再次开启，形成频跳现象，从而造成阀座与阀瓣之间密封面的快速损坏。特别是当安全阀用于液化天然气等液态燃气时，还会引起水锤现象的发生。此外，对相同介质参数，相同口径的安全阀，由于结构形式的不同，其排放能力也会有很大差别嘲。
2.3及时关闭
及时关闭是指系统经过一定时间的放散后，如果燃气压力下降至安全的数值，安全阀能够及时重新达到关闭状态。及时关闭主要是为了防止系统燃气压力下降太多导致过多的燃气损失阎。能否及时有效地回座关闭，是衡量安全阀性能好坏的一个重要标志，因为并不是所有的安全阀发生动作都需要设备或系统停止运转或进行维修。燃气系统运行过程中，安全阀发生动作也有可能是由于系统中的误操作等偶然因素所引起，在这种情况下，不希望安全阀回座压力低于工作压力太多，因为回座压力过多低意味着燃气的过多损失，也会给设备与系统恢复正常运行带来困难。相反，回座压力也不宜过高，如果回座压力高到接近安全阀开启压力时，很容易导致安全阀门的重新开启，导致持续的阀门频跳现象。
2.4可靠密封
可靠密封是指当燃气设备或燃气管道处于正常运行状态时，处于关闭状态的安全阀应具备可靠的密封性能。可靠密封主要是防止正常运行的燃气设备或管道在安全阀处因密封不严而发生燃气泄漏损失。
结语
安全阀的选型首先应考虑被保护系统的应用场合，要求所选安全阀应能在允许的超压范围内排放出足额的燃气量，以防系统运行过程中其压力超过设计规定压力值而发生安全事故；同时，要求系统压力恢复正常后，安全阀能够自动关闭并阻止燃气的继续放散。根据这个基本原则，安全阀的结构选择需要考虑到介质组分、工作温度、工作压力等诸多因素，具体选型需要根据系统的运行条件和工艺参数，按照相关设计标准规范提供的公式，计算安全阀的最大排放量和所需的排放流道面积，然后根据安全阀产品系列样本所给出的实际流道面积，择大于这个数值的临近流道尺寸及规格。
参考文献：
[1]李新宇．安全阀应用中存在问题与对策[J]．流体传动与控制，2012（2）：36-38．
[2]王磊．安全阀常见故障分析及排除方法研究[J]．吉林化工学院学报（自然科学版），2007，24（2）：58—60．
论文作者:宋文
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
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