張麗影+王琳弘+徐鴿

摘 要：在核電站設計中近2/3的系統(tǒng)都采用了安全閥對設備或管道進行超壓保護，這足以體現(xiàn)掌握安全閥工作原理并對其進行合理布置的重要性。本文主要從安全閥進出口管線的設計，安裝及檢修三個方面對在布置安全閥時需考慮的因素進行介紹。

關鍵詞：安全閥；超壓保護；布置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.004

0 引言

本文主要從安全閥進出口管線的設計，安裝及檢修三個方面對在布置安全閥時需考慮的因素進行介紹。

1 安全閥的介紹

1.1 定義

（1）安全閥為彈簧加載的閥門，當閥門入口處靜壓超過設定壓力后開啟，當壓力恢復到安全值后，閥門再自行關閉以阻止介質繼續(xù)流出。

1.2 類型

（1）微啟式安全閥：當閥門入口處靜壓超過設定壓力后開啟，閥瓣開啟高度隨入口壓力的升高成比例地（不一定是線性的）升高。一般用于不可壓縮流體，例如液體。閥瓣上升高度為喉徑的1/20～1/40。

（2）全啟式安全閥：當閥門入口處靜壓超過設定壓力后開啟，閥瓣快速或突然開啟到最大高度。一般用于可壓縮流體，例如蒸汽、空氣或其它氣體。閥瓣上升高度不小于喉徑的約1/4。

（3）常規(guī)安全閥：其彈簧的動作特性直接受到背壓變化的影響。

（4）背壓平衡式安全閥：在閥門上安裝了波紋管或活塞，最大限度地減少背壓對閥門操作特性的影響。

（5）先導式安全閥：用于釋放壓力的主閥由一個自控的先導閥控制。先導閥在沒有外部能量輸入的情況下，僅根據(jù)流體的壓力自動做出反應，并操作主閥。

1.3 作用原理

安全閥的作用原理是基于力平衡，一旦閥瓣所受壓力大于彈簧設定壓力時，閥瓣就會被此壓力推開，其壓力容器內的氣（液）體會被排出，以降低該壓力容器內的壓力。

1.4 安全閥的保護對象

在初設階段依據(jù)系統(tǒng)需實現(xiàn)的功能和運行情況進行超壓風險分析，對可能有超壓風險段考慮設置安全閥，在核島設計過程中常見的需安全閥保護的對象為下面兩類：

（1）保護對象為設備。例如：當廢氣處理系統(tǒng)失效時可能引起硼酸貯存箱中氣相壓力波動。當發(fā)生超壓時，安全閥將保護水箱不受損壞。（2）保護對象為管道。例如：蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)上的取樣管線在減壓閥下游安裝安全閥，當減壓閥失效時，保護下游的管線。

2 布置安全閥需考慮的因素

安全閥是壓力容器和其他受壓力設備上重要的安全附件，在布置過程中主要從下面四個方面考慮：

2.1 入口管線的設計

（1）安全閥入口管道為了避免低點積液，應使安全閥位于高點，管道坡度從安全閥到被保護對象由高到低。

（2）安全閥的入口管線應盡可能短，長度通常 ≤0.5 m，這樣便于管道內介質更快觸發(fā)安全閥工作，；當安全閥入口管道較長時應進行核算，其總壓降不超過該閥設定壓力（表壓）的3 %，可以采取擴大管徑來減小壓力降，如擴大管徑，使用的大小頭應盡量和安全閥入口法蘭連接。

（3）安全閥入口管道的直徑必須等于或大于安全閥進口法蘭的直徑。

（4）安全閥入口管道上應采用長半徑彎頭（R≥1.5DN）。

2.2 出口管線設計

（1）安全閥的出口管線為避免出口管線上有積水存在，一般從安全閥到第一個彎頭由高到低設有2%的坡度。

（2）安全閥出口直管段應盡可能短，在與第一個彎頭之間無支架時，兩者之間宜直接連接。

（3）安全閥出口管道的直徑必須等于或大于安全閥出口法蘭的直徑，使用的大小頭應盡量和安全閥出口法蘭連接，對于較長的出口管道，應進行阻力降核算，管道壓力損失不宜超過開啟壓力的10%。

（4）安全閥出口管道直接向大氣排放應考慮以下各點：a） 安全閥出口管直接排入大氣時，易使介質直接向上排出，排出位置應設置在安全處，主要遠離有人出入的地方，需避開設備、平臺、梯子、電纜等。b） 安全閥出口管在水平直管段處如存在地點，易開直徑φ6 mm～10 mm 小孔來排液。

（5）安全閥排放時出口管道會產(chǎn)生熱應力、機械應力和排出反作用力，此應力會傳遞到安全閥、入口管道、固定管嘴和相連的容器壁上，在布置出口管道時應適當設置支撐或增加柔性，以克服安全閥與設備管口根部的彎矩和剪力、出口管自重、振動的熱脹等力的作用，但不能對出口管道強制性定位。

2.3 安全閥安裝需考慮的因素

（1）設備和管道上的安全閥必須垂直向上安裝，保證安全閥可以正常工作。

（2）安全閥盡可能靠近安裝保護對象上，最好直接連接在設備管嘴和管道壓力高點處，使需排放的介質易進入安全閥。

（3）為避免湍流影響，安全閥應安裝在減壓閥、孔板與流量計噴嘴、彎頭等足夠遠的地方。

（4）安全閥必須安裝在遠離壓力源且壓力較平穩(wěn)的地方，如壓縮機出口管上的閥門，其波峰值接近安全閥的設定壓力值，需遠離；又如有壓力表的地方壓力穩(wěn)定，安全閥宜靠近安裝。

（5）長距離的水平管道末端容易雜質積聚，所以安全閥不應安裝在其末端，避免堵塞影響安全閥的工作。

2.4 安全閥檢修需考慮的因素

（1）安全閥周圍必須有足夠的操作空間，易于調節(jié)、檢查和維修并能從操作平臺進行檢修。

（2）尺寸大，重量重，安裝位置周邊物項多的的安全閥在檢修時需考慮分拆然后將關鍵部件利用吊車放置在適宜地方檢修，需設置相應的吊車和檢修平臺。

3 結論

綜上，在布置安全閥時需要考慮多方面因素，首先安全閥需實現(xiàn)的功能決定其應布置的首選位置，不過在布置時既要考慮如何使閥門功能實現(xiàn)最大化，又要考慮閥門周邊其他物項的情況以便決定管道的走向，安裝和檢修的方式，全面考慮衡量最終給予安全閥一個合理的布置。

參考文獻：

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