安全阀装置预设问题探讨

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)四川天一科技股份有限公司 作者:何涛

  文章论述了安全阀的作用与种类、安全阀安装前的准备、安全阀安装过程中的注意事项、安全阀的调试以及在变压吸附装置中安全阀的设置问题。希望文章所论述的方法能为安全阀安装和操作,保证安全阀自身的正常工作,确保生产的安全运行提供参考。

1、安全阀的作用与种类

  安全阀在系统中起安全保护作用。当系统压力超过规定值时,安全阀打开,将系统中的一部分气体/ 流体排入大气/ 管道外,使系统压力不超过允许值,从而保证系统不因压力过高而发生事故。安全阀是一种安全保护用阀,它的启闭件受外力作用下处于常闭状态,当设备或管道内的介质压力升高,超过规定值时自动开启,通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类,主要用于锅炉、压力容器和管道上,控制压力不超过规定值,对人身安全和设备运行起重要保护作用。

  按安全阀阀瓣开启高度可分为微启式安全阀和全启式安全阀,微启式安全阀的开启行程高度≤0.05d0(最小排放喉部口径);全启式安全阀开启高度≤0.25d0(最小排放喉部口径)。

  安全阀按结构形式来分,要分为垂锤式、杠杆式、弹簧式和先导式(脉冲式);按阀体构造来分,可分为封闭式和不封闭式两种。封闭式安全阀即排除的介质不直接排放,全部沿着出口排泄到指定地点,一般用在有有毒和腐蚀性介质的系统中。对于空气和蒸汽用安全阀,多采用不封闭式安全阀。对于安全阀产品的选用,应按实际密封压力来确定。对于弹簧式安全阀,在一种公称压力(PN)范围内,具有几种工作压力级的弹簧,订货时除注明安全阀型号、名称、介质和温度外,尚应注明阀体密封压力,否则按最大密封压力供货。

  安全阀的安装和维护应注意以下事项

  ①各种安全阀都应垂直安装。

  ②安全阀出口处应无阻力,避免产生受压现象。

  ③安全阀在安装前应专门测试,并检查其密封性。

  ④对使用中的安全阀应作定期检查。

2、安全阀安装前的准备

  安全阀安装之前,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为必须对其结构特点予以检查测量,确保安全阀各项工作性能得以充分发挥。总结而言,安全阀的结构特点主要体现在下述方面:

  ①保证安全阀门处于开启状态。即先对管道予以加热,将其热量由管道传至阀门。尽可能避免延长阀门本身的加热时间。

  ②若安全阀上允许涂上焊剂的部件处于直立状态,则焊剂中的水分将被蒸发掉,此时干燥的焊剂极有可能会脱落,导致暴露于空气中的金属被氧化。所以要求其在连接组装时,应将管道插入管套直至遇到阻挡为止。

  ③安全阀在组装时应确保有稳固的支撑,保证整个钎焊操作过程中能够时刻处于直线位置。

  ④为确保在整个大面积上保持正常温度,需要设置两个焊枪。即事先对整个管道区予以预热,之后利用乙炔火焰对连接部件予以加热。

  ⑤选取适量的焊料。若焊料过多,将导致部分焊料流过管道阻挡部位,堵塞密封区域;若焊料太少,将难以满足安装需求,从而造成安全阀门安装工作失败。若选用线状焊料,则需对公称通径的3/4 英寸的阀门需采用3/4 的焊料。

  ⑥螺纹连接。硬渣、污物若不及时清理,将造成其在管道内不断积累,从而直接影响到安全阀门的工作效率,导致多项工作无法正常开展。因此这就需要定期采用空气或蒸汽对管道内部予以清洗,以防止出现硬渣、污物积累。同时,管道螺纹上尽量少用管道粘接剂,而阀门螺纹上则绝对不能使用管道粘接剂,另外,切勿让管道粘连剂流入阀体内,以规避损坏阀瓣和阀座现象的发生。

  ⑦阀门安装前,一定要切断通过阀门的流体,确保阀门各项工作正常运行。同时,要完全关闭阀门。

3、安全阀安装过程中的注意事项

  3.1、正确选择安全阀的安装位置

  安装位置的选择是安全阀安装的重要环节,该环节较大程度上关系着安全阀是否得以正常工作。通常情况下,在选择安全阀的安装位置时应满足下述几点要求:

  第一,设备或管道上的安全阀,应让其铅直安装,并保证其垂直于地面,以确保阀瓣得以顺利开启和关闭。

  第二,将安全阀安装在靠近被保护设备处,以达到减小安全阀进口管段阻力的目的。同时,为了方便检查和维修,安全阀安装位置不易太复杂。

  第三,以锅筒、集箱的最高位置作为安全阀的安装位置。

  第四,液体安全阀应安装在液面的下面。

  3.2、安全阀进出口管道的安装

  实践表明,安全阀进出口管道的安装直接影响到安全阀运行,因此,这就要求安装安全阀进出口管道时满足下述条件:

  第一,安全阀与(压力容器)之间的连接管和管件的通孔截面积必须大于安全阀的进口截面积。若多个安全阀共同使用一个进口管道时,其进口管道的流通截面积应大于安全阀的进口截面积之和。

  第二,若采用螺纹连接的弹簧式安全阀,则需要与带有螺纹的短管相连接,而短管与筒体、集箱间要采用焊接连接。

  第三,必须将安全阀排放管予以固定,以防止安全阀产生过大的附加应力。

  第四,当安全阀介质结晶温度高于最低环境温度时,安全阀应设有保温夹套,同时,为防止出现介质结晶,需要安装保温吹扫蒸汽,以确保安全阀的正常动作性能。

  3.3、安全阀的现场安装

  第一,安全阀安装前,系统必须经过水压试验,以保证安全阀具备安装条件。

  第二,离线维修校验的安全阀安装前,应予以校验合格,并一一对应安装在相应的设备上。

  第三,安装安全阀时应事先检查进口口管道状况是否良好,以防止安全阀受到进出口管的外加载荷。当发现其不能够达到安全要求时应及时予以整改。

  第四,安全阀运输和安装过程中,要预防碰撞和敲击安全阀等现象的发生。

4、安全阀的调试

  安全阀的调试对安全阀的正常高效运作至关重要,因此应认真对待安全阀的调试问题,具体做法如下:

  ①自安全阀出厂后,其已经经过基本的调试,即上、下调整环、调整套、调整螺丝的位置均已调好,并做好了详细的记录,因此要求使用者在应严格按照说明书予以调试。

  ②安全阀应逐个调整,在调整过程中,应密切注意容器内压力变化,当其压力达到整定压力的80%时,可用手动机构开启安全阀予以吹扫,其中每只安全阀要吹扫10~30 s 左右。同时,定期检测安全阀排放管和其他部位的安装质量问题。

  ③调试合格后,为了确认油压千斤顶的可靠性,也可任选1~2 只阀门进行实跳。实跳时先将压力降到整定压力的85%左右,除正在进行调整的安全阀之外,其它安全阀阀杆顶部应用压紧螺丝压住,压紧力适中;系统升压到被调安全阀起跳为止,然后将压力恢复到正常值。安全阀调试好后,将容器内压力下降到80%整定压力,将所有安全阀上压紧螺丝松开,装配手动机构,用自备锁头锁住上、下调整杆铅封,即可投运使用。

5、安全阀在变压吸附装置中的设置问题

  变压吸附(PSA)的基本原理是利用吸附剂对不同气体的吸附容量随着压力的变化而不同的特性,在吸附剂选择吸附的情况下,加压吸附混合气中的强吸附组分,减压解吸强吸附组分而使吸附剂再生。

  变压吸附装置的核心组成部分是吸附器,在生产过程中,每个吸附器会经过吸附、压力降、再生、压力升等操作步骤完成一个吸附周期,是吸附和再生的循环,这一系列循环依靠程控阀自动控制,全部实现自动化操作。在每台吸附器顶部出口管线上是否设置安全阀,考虑到变压吸附的循环过程是在恒温度下的循环,每个程控阀是相通的,同时在总的进出口管线上设置有控制压力措施(如超压放空调节阀、安全阀、高低压报警点等),因此在每台吸附器顶部出口管线上就可以不设置安全阀;另外,在吸附器顶部出口管线上设置安全阀后,有时配管会遇到困难,同时也增加了一个可能的漏点,特别是对于带抽空工艺的变压吸附装置(VPSA),还有可能在抽空过程中造成空气泄漏进去,反而降低了装置的安全性,因此在以往设计中,通常没有在吸附器顶部出口管线上设置安全阀。

  近年来,根据压力容器规范的更新,以及通过HAZOP(对工艺装置的安全性及可操作性进行系统分析的方法)审查提出,各种故障(如程控阀程序控制出现问题,程控阀没有正常开启)、误操作、设计本身存在的问题,可能使它们偏离设计工况,吸附器可能存在压力超过其允的工作压力的情况;在变压吸附(PSA)整个装置生产过程中的气体大都属于易燃易爆气体,装置中有很多法兰连接的程控阀及手动阀门,一旦由于老化磨损、安装不当等原因泄漏,在遇到明火、静电火花、电气火花、冲击磨擦等火源的情况下,有可能发生火灾,也可能吸附器由于附近的火源,造成吸附器发生飞温、火灾,甚至爆炸。正因为这些原因,为防止吸附器的超压、火灾爆炸,在每台吸附器顶部上设置安全阀是有必要的。

6、结语

  综上所述,本文介绍了安全阀在现场安装和调试过程中需要注意的事项, 给出了合理的安装和调试的方法,同时根据压力容器规范和HAZOP 审查的要求,提出了在变压吸附装置中每台吸附器顶部管线上设置安全的必要性。

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