安全阀安全使用存在部分问题探讨

2023-01-16张佳炎

现代职业安全 2022年12期

张佳炎

（福建省锅炉压力容器检验研究院泉州分院，福建泉州 362000）

0 引言

安全阀是一种专门用来控制压力、减压的设备，如锅炉、压力容器、压力管道等。安全阀一般都是在专用的装置上直接安装的。安全阀的设计、制造、安装、使用、检验均应遵守有关特殊设备的有关规定，其可靠性、有效性与设备及人员的人身安全有关，与节约能源和环境保护紧密相连。

1 安全阀的概述

安全减压阀是阀门系统中的一种，它不像其他阀门那样仅起到开关作用，但其主要作用是保证装置的安全。当系统压力超出规定时，安全阀开启，将系统内的一部分气体排入大气，从而保证系统的压力不会超出容许范围。这样可以保证系统在高压下不会发生事故，而安全阀则起到了预防超压的作用。安全阀的使用范围很广。蒸汽锅炉，液态铜质泄压阀，油轮或液化气铁路油轮，油井，蒸汽发电厂，高压旁路，压力管道，压力容器等。

2 安全阀的工作原理介绍

从结构的角度来看（如图1、图2），安全阀有弹性和杠杆两种。安全阀是一种用于锅炉、压力容器、压力管路的安全装置，它能有效地防止压力超出设计范围，保护设备和操作人员安全。因为安全阀不需要外部的电力供应就能工作，所以一般都是作为压力设备的最后防护。从这一点来看，其他的安全设备是无法替代的。如果由于某种原因导致压力装置内的介质压力不正常地升高，并且到达了预定的数值，那么安全阀就会自动开启，并将其排出，从而避免了进一步的压力升高。由于泄放阀的释放，介质的压力下降，达到了预定的数值，阀又会自动地关闭，从而阻止了介质的进一步释放。在介质的压力达到正常工作压力时，阀仍然是封闭的。

图1 杠杆式安全阀基本结构

图2 弹簧式安全阀基本结构

3 安全阀常见故障及解决措施

在安全阀的正常使用过程中，经常出现一些错误。失败的主要原因是设计、制造、选择或使用不正确的材料。如果不及时纠正，这些故障将影响阀门的效率和寿命，甚至可能与安全保护无关。常见的故障和纠正方法如下：

3.1 泄漏

一般造成阀门漏泄的原因主要有两种情况。

1)在密封垫上粘有污物，使阀芯与阀座间产生空隙，从而使阀体发生渗漏。解决这个问题的办法是把尘土和污物从密封面上除去。若要检修，应先对锅炉进行安全检查，找出漏油部位，拆卸并检修。如果在点火后进行试验，发现安全门有渗漏，则有可能是故障。待到冷却20 分钟后，转动手轮，将密封的封皮清洗干净[1]。

2)损坏密封表面。密封表面的破坏是由三方面引起的。一是密封表面的材质很差。要解决这个问题，最好的方法就是先把原来的密封面拆掉，再按照设计的方法进行焊接，这样才能增加密封面的硬度。需要注意的是，在处理时，应对工艺质量进行检验，例如：密封面的裂缝、结点和其他在修复后可以消除的缺陷。修理后的阀门和阀座应与设计图一致。二是维修不当，对密封表面造成损坏。拆下安全阀后进行组装，会对密封表面的质量产生一定的影响。阀瓣使用时间愈长，其表面磨损愈严重，若选用的导流间隙太大，则会导致阀瓣移动时的密封面发生倾斜；若选择的导流间隙太小，则会导致阀瓣的工作受阻，导致密封面不能正确地闭合，从而影响密封性能。三是装配不当或部件大小不合适。在组装时，线圈、阀座的表面不能对齐，也可能是线圈和阀座的密封面过大而不能进行密封。

3.2 安全阀校验条件与现场使用条件的不同

在使用参考资料时，工作人员经常对安全阀进行校准，以保证安全阀在专用压力装置中的安全。安全阀的相对固定控制、校准方法与环境，对安全阀的应用有很大不同，需要注意这种差别会对安全阀的安全运行造成的不利影响。

类似于蒸汽介质的安全阀的使用，由于蒸汽温度和蒸汽排放过程中发生相变的影响，这些安全阀与校准过程中使用的安全阀不同。在日常校准中，很难使用蒸汽介质作为校准介质。目前，所有国家的安全阀校准设施无一例外地使用空气介质，用蒸汽来校准安全阀。因此，温度对安全阀标定压力的影响没有被充分考虑，这不可避免地导致了以下两个不利影响：1）温度对弹簧刚度的影响，使标定压力在冷态和暖态下有偏差；2）由于温度的影响，阀体、阀口和弹簧的膨胀不同；阀体和阀口有线性膨胀，弹簧有螺旋状膨胀；阀体和阀口实际膨胀较大，弹簧有螺旋状膨胀。由于阀体和连接处的膨胀大于弹簧的膨胀，安全阀的弹簧处于放松状态，安全阀的设定压力降低。上述两个原因意味着，当使用蒸汽介质的安全阀与空气介质的安全阀，并采用相同的方法来校准安全阀时，实际设定的压力要低于校准的压力。这意味着在实际应用中，安全阀可能提前打开[2]。

对于带有额外反压的安全阀，其调节压力的冷热状况和检验方法存在的问题，可以从两个方面加以解决。

1）针对此类安全阀及操作状况，安全阀制造商可根据某些实验资料，对其进行相应的校正，以确保其精度,另外，相关人员也提出了“冷压测试压力”的概念，但实际运用并不充分。

2）严格按照相关法规的要求，在使用过程中强化安全阀的“实跳”检查，在安全阀检查完毕并安装完毕后，对安全阀进行“实跳”并进行调整。

3.3 安全阀脉冲效应

在安全减压阀脉冲作用下，由于活塞与其摩擦面共同作用，会在阀中产生阻塞，并随着使用时间窗的增多会造成内腔表面结构的损伤，从而损害安全阀的正常应用，很可能造成阀门的渗漏引发突发事件。对此，采用严格的工程验收标准是解决工程质量问题的普遍办法。同时，根据自动阀的运行情况，设计适当的报警装置，一旦发现故障，可以及时关闭储能箱，保证锅炉内部的压力，避免超负荷运行，避免事故，保障工业生产的安全。

4 防止安全阀存在问题隐患的对策

4.1 安装时的注意问题

1)新安装的安全阀应附产品合格证书，重新校准，密封，并对安全阀进行校准。

2)安全阀应竖向安装，并与容器或管线的气体相接。

3)安全阀出口应没有阻力，以免发生反压，若安装了出口管道，其内径应比安全阀出口的直径大；安全阀应注意排空孔，以防结冰；装载易燃、有毒介质的容器，其出口管道应与外部安全或适当处置[3]。

4)在压力容器为易燃、易爆、有毒的情况下，安全阀的出口应设置安全保护和循环保护。当使用杠杆式安全阀时，必须保证其垂直[2]。弹簧安全阀也应该竖直安装，否则会影响它的功能。在装配过程中，也要注意部件的匹配和排列，并且要保证每颗螺钉都是均匀的。将安全阀与锅炉压力容器相连接的短管，其截面必须小于安全阀的流动断面。

安全阀安装位置及要求如下：

1）安装在具有一定空间的环境下，易于维修和调节。

2）压力储罐安全减压阀，其安装在储液器主体之上，该压力储存器安全减压阀可被安装于该压力储存器导管的气相空间的连接位置。

3）对装有易燃、有毒、粘稠介质的容器、设备，可在安全阀的上游设置一断流阀，但该断流阀的流速应不低于安全阀的最小流速，并配有密封环，以确保断流阀完全打开，使其在正常开启。

4）为了减小气门内的自重效应，防止应力疲劳和振动排放，安全减压阀必须与截止阀反向设置。

5）如果泄放阀被物料阻塞或侵蚀，则在阀进口的上游和安全阀和爆炸板之间设置一块爆裂板，并设置一个检查阀，并采取诸如吹扫、换热或对进口管道进行保温等措施。

6)安全阀的安装位置，不能承受过大的安全阀反压，并应在所允许的范围之内。

7)对于装有极端危险或易燃易爆介质的容器，安全阀的出口必须放在安全位置，并正确处置。如果两个以上的安全阀共用一个排出管道，则该排出管道的截面面积不能少于安全阀全部排泄孔的截面积总和。但是，氧气、可燃气体和其他两种可能产生化学反应的气体，则不能共用一个排气管道。

4.2 对安全阀进行日常维护

加强定期的维修和保养，使其保持干净，避免被油污和污垢侵蚀；定期检查密封环，避免带杠杆安全阀的自重移动，或任意转动带有弹簧安全阀的调整螺丝；为了防止阀座和阀座被卡住，开发出有规律的人工（或手工提升）喷射系统，以适应压力装置的实际状况。举例来说，安全阀C1 至少一年要定期对其进行一次检查。这种检验分为动力检验和拆装检验。动力检验分为装配、加料（至工作压力）、加压（3 ～5 min 无泄漏）、加料动作（压力打开后立即动作）、加压回座、加压（返回后3 分钟内无泄漏）。