安全閥是鍋爐、壓力容器和壓力管道的保護裝置,用來防止受壓設(shè)備中的壓力超過設(shè)計允許值,從而保護設(shè)備及其運行人員的安全。
由于安全閥可以不依賴任何外部能源而動作,所以常常作為受壓設(shè)備的最后一道保護裝置。從這個意義上說,它的作用是不能用其他保護裝置來代替的。
當(dāng)受壓設(shè)備中介質(zhì)的壓力由于某種原因而異常升高,達到預(yù)先的設(shè)定值時,安全閥自動開啟,繼而排放,以防止壓力繼續(xù)升高。當(dāng)介質(zhì)壓力由于安全閥的排放而降低,達到另一預(yù)定值時,閥門又自動關(guān)閉,阻止介質(zhì)繼續(xù)排出。當(dāng)介質(zhì)壓力處于正常工作壓力時,閥門保持關(guān)閉和密封狀態(tài)。
以下分別以彈簧直接載荷式安全閥和先導(dǎo)式安全閥為例,進一步說明安全閥的動作原理。
圖1所示為常規(guī)彈簧載荷式氣體安全閥的動作原理示意,其動作基于力的平衡。在正常操作條件下,進口壓力低于整定壓力,閥瓣在彈簧力作用下壓在閥座上處于關(guān)閉位置,閥門處于關(guān)閉(密封)狀態(tài)[圖1(a)]。
圖1 氣體安全閥的工作原理
此時作用在閥瓣上的彈簧力F為
F=pA+Fs
式中 p——介質(zhì)壓力,MPa;
A——閥瓣上受壓面積,mm2;
Fs——為使閥瓣和閥座壓緊的向下密封附加力,N。
閥瓣在閥座密封面上的壓緊力Fs,保證了所需的密封性。