先导式安全阀动作原理及应用失效分析

.f 工艺要求控制超压位置 与允许排放位置 较远的场合。可通过导管的长短设计来达到使用 要求, 如锅炉汽包和过热器集箱上的安全阀。
对于工作介质中含有较多的杂质, 一方面容 易堵塞导管较小的通道, 另一方面容易对活塞缸 体表面增大摩擦力, 使用中应加装过滤器或采取 测量管线净化处理措施。 4 常见故障及解决方法
术, 2001, 16( 3): 21~ 25 5 陈孙艺. 焦 炭塔 防变 形设 计的 数值 分析 方法 及应 用.
石油机械, 2003, 31( 10): 92~ 96 6 王正, 游进, 王磊等. 焦 炭塔瞬 态传热过 程的数 值模拟
及应力特性分析. 压力容器, 2005, 22( 10): 23~ 27
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 [ 2] 。
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 [ 3] 。
Abstract A stab ility analysis of coke tow ers w as perform ed using comm on stability ana lysis m ethod and f in ite elem ent stab ility ana lysism ethod. The resu lt show s that there w ere rad ia,l ax ia l and c ircum ferential stresses in the tow er w alls, the therm al stress accounted form ajor components and had a greater influence. It w as conclu ded that the coke tow ers could satisfy stab ility cond it ions eva luated using stability standards. The f in ite elem ent stability analysis m ethod w as a comparatively good m ethod through com parison o f the tw o m ethods. Keyw ords Coke T ow er, Stab ility Analysis, F in ite E lem ent
塞室的气量, 推动主阀动作 [ 4] 。 c. 主阀活塞腔漏气, 作用于活塞上的力小,
不能运动。主要原因是长期使用后, 活塞磨损严 重, 达不到气密性要求, 需更换匹配的活塞及活塞 环。 5 结束语
先导式安全阀是设备安全保护的最后一道防 线, 只有充分掌握其结构特点和工作原理, 了解常 见故障并进行合理分析, 才能避免问题的发生或 在发生问题时从容解决, 最终保证设备的安全运 行。
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
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, 达到排放状态。
先导式安全阀使用过程中, 常出现主阀导阀 泄漏、导阀超压不动作和导阀动作主阀不动作等 现象。 4. 1 主阀导阀泄漏
先导式安全阀泄漏是由于密封失效引起, 主 要的原因及解决方法有:
a. 密封面夹杂脏物。通过开启排放冲跑杂 物。
b. 密封面机 械损伤, 出现裂 纹泄漏。根据 缺陷大小, 可通过堆焊、车削、研磨和更换零部件 方式解决。
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。
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
第 37卷 第 4期
化工机械
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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阀不动作 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
2 李一玮. 延 迟焦 化装 置焦 炭塔 的变 形、开裂 机理 和安 全分析. 压力容器, 1989 , 16( 4): 61~ 66
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参考文献
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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。
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 [ 1] 。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, 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
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 1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 先导式安全阀 (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。
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化工机械
2010 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
( 收稿日期: 2009 11 27)
Stab ility Ana lysis o f the Effect o f the R atche ts w ith Thermo Mo to rs o f Coke Tow ers
L I Guocheng, ZHANG W en, W U Na
( China Un iver sity of P etroleum, D ongy ing, 257061, Shandong, China)
c. 机械部分动作不灵敏, 锈蚀卡塞不复位。 可通过解体清洗、润滑解决。
d. 材料失 效。密封 垫、O 形圈等 易老 化变
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形, 要做到定期检查更换。 4. 2 导阀超压不动作
导阀超压不动作的原因及解决措施如下: a. 导阀密封面锈蚀粘合或材料变形。此问 题与直接载荷式安全阀类似, 通过修理更换解决。 b. 导阀下导 管堵塞。由于介质 物性、管路 夹杂焊渣杂质等原因, 容易堵塞较细的导管, 造成 压力输送不畅, 导阀进口压力远低于主阀进口压 力, 使用中应做好过滤和定期吹扫工作。 c. 导阀弹簧过紧, 超过要求的预紧力, 应重 新检测。 4. 3 导阀动作而主阀拒动 导阀动作而主阀拒动的原因及解决措施如下: a. 主阀活塞 运动卡阻, 摩擦 力过大。检修 过程中, 要对活塞室内表面、活塞环进行清洁润滑 处理, 活塞环与活塞套间隙根据力和通径大小有 一适中值, 过大或过小都将影响动作性能。 b. 导阀排气量过 小, 不足以 引起主阀 活塞 运动。解决方法是选择匹配的主阀和导阀, 增大 导阀的行程和关小节流阀开度, 增加进入主阀活