关于安全阀的设置设计考虑因素
张丽影+王琳弘+徐鸽
摘 要：在核电站设计中近2/3的系统都采用了安全阀对设备或管道进行超压保护，这足以体现掌握安全阀工作原理并对其进行合理布置的重要性。本文主要从安全阀进出口管线的设计，安装及检修三个方面对在布置安全阀时需考虑的因素进行介绍。
关键词：安全阀；超压保护；布置
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.004
0 引言
本文主要从安全阀进出口管线的设计，安装及检修三个方面对在布置安全阀时需考虑的因素进行介绍。
1 安全阀的介绍
1.1 定义
（1）安全阀为弹簧加载的阀门，当阀门入口处静压超过设定压力后开启，当压力恢复到安全值后，阀门再自行关闭以阻止介质继续流出。
1.2 类型
（1）微启式安全阀：当阀门入口处静压超过设定压力后开启，阀瓣开启高度随入口压力的升高成比例地（不一定是线性的）升高。一般用于不可压缩流体，例如液体。阀瓣上升高度为喉径的1/20～1/40。
（2）全启式安全阀：当阀门入口处静压超过设定压力后开启，阀瓣快速或突然开启到最大高度。一般用于可压缩流体，例如蒸汽、空气或其它气体。阀瓣上升高度不小于喉径的约1/4。
（3）常规安全阀：其弹簧的动作特性直接受到背压变化的影响。
（4）背压平衡式安全阀：在阀门上安装了波纹管或活塞，最大限度地减少背压对阀门操作特性的影响。
（5）先导式安全阀：用于释放压力的主阀由一个自控的先导阀控制。先导阀在没有外部能量输入的情况下，仅根据流体的压力自动做出反应，并操作主阀。
1.3 作用原理
安全阀的作用原理是基于力平衡，一旦阀瓣所受压力大于弹簧设定压力时，阀瓣就会被此压力推开，其压力容器内的气（液）体会被排出，以降低该压力容器内的压力。
1.4 安全阀的保护对象
在初设阶段依据系统需实现的功能和运行情况进行超压风险分析，对可能有超压风险段考虑设置安全阀，在核岛设计过程中常见的需安全阀保护的对象为下面两类：
（1）保护对象为设备。例如：当废气处理系统失效时可能引起硼酸贮存箱中气相压力波动。当发生超压时，安全阀将保护水箱不受损坏。（2）保护对象为管道。例如：蒸汽发生器排污系统上的取样管线在减压阀下游安装安全阀，当减压阀失效时，保护下游的管线。
2 布置安全阀需考虑的因素
安全阀是压力容器和其他受压力设备上重要的安全附件，在布置过程中主要从下面四个方面考虑：
2.1 入口管线的设计
（1）安全阀入口管道为了避免低点积液，应使安全阀位于高点，管道坡度从安全阀到被保护对象由高到低。
（2）安全阀的入口管线应尽可能短，长度通常 ≤0.5 m，这样便于管道内介质更快触发安全阀工作，；当安全阀入口管道较长时应进行核算，其总压降不超过该阀设定压力（表压）的3 %，可以采取扩大管径来减小压力降，如扩大管径，使用的大小头应尽量和安全阀入口法兰连接。
（3）安全阀入口管道的直径必须等于或大于安全阀进口法兰的直径。
（4）安全阀入口管道上应采用长半径弯头（R≥1.5DN）。
2.2 出口管线设计
（1）安全阀的出口管线为避免出口管线上有积水存在，一般从安全阀到第一个弯头由高到低设有2%的坡度。
（2）安全阀出口直管段应尽可能短，在与第一个弯头之间无支架时，两者之间宜直接连接。
（3）安全阀出口管道的直径必须等于或大于安全阀出口法兰的直径，使用的大小头应尽量和安全阀出口法兰连接，对于较长的出口管道，应进行阻力降核算，管道压力损失不宜超过开启压力的10%。
（4）安全阀出口管道直接向大气排放应考虑以下各点：a） 安全阀出口管直接排入大气时，易使介质直接向上排出，排出位置应设置在安全处，主要远离有人出入的地方，需避开设备、平台、梯子、电缆等。b） 安全阀出口管在水平直管段处如存在地点，易开直径φ6 mm～10 mm 小孔来排液。
（5）安全阀排放时出口管道会产生热应力、机械应力和排出反作用力，此应力会传递到安全阀、入口管道、固定管嘴和相连的容器壁上，在布置出口管道时应适当设置支撑或增加柔性，以克服安全阀与设备管口根部的弯矩和剪力、出口管自重、振动的热胀等力的作用，但不能对出口管道强制性定位。
2.3 安全阀安装需考虑的因素
（1）设备和管道上的安全阀必须垂直向上安装，保证安全阀可以正常工作。
（2）安全阀尽可能靠近安装保护对象上，最好直接连接在设备管嘴和管道压力高点处，使需排放的介质易进入安全阀。
（3）为避免湍流影响，安全阀应安装在减压阀、孔板与流量计喷嘴、弯头等足够远的地方。
（4）安全阀必须安装在远离压力源且压力较平稳的地方，如压缩机出口管上的阀门，其波峰值接近安全阀的设定压力值，需远离；又如有压力表的地方压力稳定，安全阀宜靠近安装。
（5）长距离的水平管道末端容易杂质积聚，所以安全阀不应安装在其末端，避免堵塞影响安全阀的工作。
2.4 安全阀检修需考虑的因素
（1）安全阀周围必须有足够的操作空间，易于调节、检查和维修并能从操作平台进行检修。
（2）尺寸大，重量重，安装位置周边物项多的的安全阀在检修时需考虑分拆然后将关键部件利用吊车放置在适宜地方检修，需设置相应的吊车和检修平台。
3 结论
综上，在布置安全阀时需要考虑多方面因素，首先安全阀需实现的功能决定其应布置的首选位置，不过在布置时既要考虑如何使阀门功能实现最大化，又要考虑阀门周边其他物项的情况以便决定管道的走向，安装和检修的方式，全面考虑衡量最终给予安全阀一個合理的布置。
参考文献：
[1]火力发电厂汽水管道设计技术规定[S].DL T 5054-1996.
[2]工业金属管道设计规范[S].GB 50316-2000.
[3]电厂动力管道设计规范[S].GB 50764-2012.endprint
