馮玉林，謝鴻璽，楊玲玲，吳沖，徐文嫻

（1.合肥通用機(jī)械研究院，安徽 合肥 230031；2.江蘇億閥集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)中 212221）

電氣控制安全泄壓閥應(yīng)用分析

馮玉林1，謝鴻璽1，楊玲玲1，吳沖1，徐文嫻2

（1.合肥通用機(jī)械研究院，安徽 合肥 230031；2.江蘇億閥集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)中 212221）

介紹了電氣控制安全泄壓閥的主要工作特性，闡述了泄壓閥的結(jié)構(gòu)、工作原理和設(shè)計原理。相對于彈簧式安全閥，電氣控制安全泄壓閥在實際應(yīng)用中優(yōu)點明顯。

電氣控制；安全泄壓閥；壓力傳感；壓力變送；控制閥

1 概述

電氣控制安全泄壓閥是一種不需要使用彈簧作為控制部件的安全閥，屬于一種非直接作用式安全閥。由于制造技術(shù)的限制，用彈簧作為控制部件的安全閥，往往不能達(dá)到理想的設(shè)計要求，而電氣控制安全泄壓閥的起跳可以通過遠(yuǎn)程人為控制，因此可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的彈簧式安全閥，作為各種工藝壓力容器和壓力管道的壓力保護(hù)設(shè)備。

2 結(jié)構(gòu)及原理

2.1 結(jié)構(gòu)

電氣控制安全泄壓閥是由主閥（圖1）和控制閥（圖2）兩部分通過導(dǎo)管連接組成。

主閥的結(jié)構(gòu)采用常規(guī)的先導(dǎo)式安全閥形式，主要零件有閥體、閥瓣、彈簧、閥瓣和調(diào)整螺母等。閥瓣采用活塞式結(jié)構(gòu)，安裝于導(dǎo)向套內(nèi)；閥門的機(jī)械特性通過彈簧的選取和初裝預(yù)緊力來確定。主閥的工作是由控制閥排出的介質(zhì)來驅(qū)動的。

圖1 主閥

圖2 控制閥

控制閥是一個氣動雙向切斷閥，由控制閥閥體、控制閥閥瓣、復(fù)位彈簧、控制閥閥瓣、控制閥閥桿、氣動執(zhí)行器等組成。氣動執(zhí)行器的動作是通過電器控制柜，利用壓力傳感器和壓力變送器，通過電子信號來控制的。

2.2 控制原理

正常工作狀態(tài)下，主閥的進(jìn)口與控制閥的進(jìn)口相通,均有相同的系統(tǒng)介質(zhì)壓力。主閥活塞式閥瓣的上腔和下腔均與大氣相通為外界壓力。

表1 電氣控制安全泄壓閥與彈簧式安全閥對比表

當(dāng)系統(tǒng)壓力增加到設(shè)定壓力時，主閥的進(jìn)口壓力信號輸入壓力傳感器中，壓力傳感器的壓力信號轉(zhuǎn)換成電子信號，通過和被保護(hù)設(shè)備相連的壓力傳感器，傳送到控制柜并與初始的設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)壓力值達(dá)到設(shè)定值時，控制柜中會發(fā)出一個電信號，這個電信號會啟動氣動執(zhí)行器向下的工作開關(guān)，控制閥閥瓣向下動作使控制閥下密封面形成密封。下密封切斷了主閥壓力室的壓力源，同時壓力室里的壓力通過上密封通道和大氣相連。主閥進(jìn)口處的介質(zhì)通過流道進(jìn)入主閥活塞式閥瓣下腔，由于活塞作用面積大，在介質(zhì)壓力的推動下，主閥閥瓣能迅速達(dá)到最大的開啟高度，實現(xiàn)緊急泄壓。

當(dāng)系統(tǒng)壓力下降至設(shè)定的回座壓力值時，壓力傳感器的壓力信號在壓力變送器上又會產(chǎn)生另一個電子信號控制氣動執(zhí)行器做另一方向的動作，控制閥閥瓣在介質(zhì)力和復(fù)位彈簧力的作用下回復(fù)到上位，形成上位密封，進(jìn)口處壓力通過控制閥進(jìn)入主閥壓力室，主閥閥瓣在彈簧力的作用下迅速關(guān)閉形成密封，此時安全閥回到正常工作狀態(tài)。

3 性能優(yōu)勢

根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，考核安全泄壓閥的主要性能指標(biāo)如下。

整定壓力Ps：運行條件下的初始設(shè)定值，閥瓣的閥座在此壓力下產(chǎn)生的力是平衡的；排放壓力：又叫超過壓力，指閥門正常排放時的介質(zhì)壓力，理論上也是系統(tǒng)允許達(dá)到的最高值；回座壓力：泄放閥在排放動作后，閥瓣重新與閥座接觸時，系統(tǒng)中的壓力；密封性：泄壓閥在動作后閥座泄漏性能；排量：泄壓閥的關(guān)鍵參數(shù)之一，排量過小則受保護(hù)設(shè)備無法及時泄壓，發(fā)生安全事故。

從標(biāo)準(zhǔn)和實際應(yīng)用的角度，對電氣控制安全泄壓閥的彈簧式安全泄壓閥的性能進(jìn)行對比，結(jié)果見表1。

相對于彈簧式安全閥，電氣控制安全泄壓閥的優(yōu)點較明顯，由于電氣控制安全泄壓閥的開啟和關(guān)閉是由電信號控制的，所以可以在閥瓣上預(yù)施加較大的密封比壓，閥座密封性始終保持良好狀態(tài)，同時不會影響泄壓閥的開啟壓力、機(jī)械特性和排量等。

電氣控制安全泄壓閥應(yīng)用范圍廣闊。

（1）對于密封性要求嚴(yán)苛的工況，由于它是依靠信號控制，而且可以設(shè)計是利用工作介質(zhì)來密封的形式，能在非常接近開啟壓力下對閥瓣施加比直接作用式安全閥大得多密封載荷，密封比壓大，因而具有非常良好的密封性能。

（2）對于系統(tǒng)操作壓力與整定壓力非常接近的工況，或工藝要求控制超壓位置與允許排放位置較遠(yuǎn)的場合，或制造工藝復(fù)雜需周期性調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定壓力的情況，都可以在控制柜中，通過修改程序的辦法實現(xiàn)，易于調(diào)節(jié)。

（3）排量要求大，工作壓力高的工況。泄壓的主閥通徑易于設(shè)計成大口徑形式，控制閥閥體一般為鍛造材料，其整定壓力可以做到很高壓力。其他的優(yōu)點有：閥門的動作不受背壓力的影響；不用彈簧作為壓力的控制部件，穩(wěn)定性好等。

4 結(jié)語

電氣控制安全泄壓閥作為新型的安全閥產(chǎn)品，在很多石油化工裝置上已使用多年，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，生產(chǎn)安全達(dá)到可控制狀態(tài)。

實現(xiàn)了在線調(diào)整泄壓閥開啟壓力，不必返原廠處理，也不需要更換零部件，提高了工作效率。

作為強(qiáng)制檢定產(chǎn)品，在做周期性檢定校驗時，不必拆下整臺閥門去送檢，只需檢定壓力傳感器即可，方便快捷。

[1]陸培文.實用閥門設(shè)計手冊（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]張欣.最新閥門設(shè)計制造技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全書[M].安徽文化音像出版社，2003.

[3]GB/T 12241-2005，安全閥，一般要求[S].

[4]GB/T 12242-2005，壓力釋放裝置，性能試驗規(guī)范[S].

[5]GB/T 12243-2005，彈簧直接載荷式安全閥[S].

TE973

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：1671-0711（2017）06（上）-0130-02