安全阀的设计及选型

普通型弹簧直接载荷 PRV
整定压力 调整螺钉
启闭压差 调节环
P2
出口
P1
蓄压腔
入口
% 开高 (排量)
典型的特性曲线
100 75 50 25
通常的弹簧直接载荷PRV
90
100
110
% 整定压力
背压对安全阀的影响
▪ 改变设定压力
▪ 减小泄放量
▪ 安全阀在动作时
容易发生频颤
背压
Lift vs Back Pressure
▪ 理论排量： therotical dischargeLeabharlann Baiducapacity：流道 横截面积与安全阀流道面积相同的理想喷管的 计算流量。
▪ 额定排量 Certified discharge capacity：实测排量 中允许作为安全阀使用基准的那一部分，也就 是理论排量乘以额定排量系数后得到的数值。
▪ 需要排量 Required capacity:设计要求安全阀最 低需要达到的排量。
▪ 排放背压 Built up back pressure：由于介质通过 安全阀流入排放系统，而在阀出口处形成的压 力。
▪ 冷态试验差压力 Cold Differential Test Pressure： 安全阀在试验台上调整到开始开启时进口处的 静压力，该压力包含了对背压和温度的修正值。
与排量相关的基本术语
的作用, 又增加了一个
调节圈。调节圈、喷
嘴、阀瓣夹持器构成
了“蓄压腔”， “蓄
压腔”内的力不仅决
定升力，也对回座力
起决定作用。
P
蓄压腔
低前泄 高启闭压差
启闭压差 调节圈的 位置
高前泄 低启闭压差
▪ 最终形态
弹簧阀盖
新因 素
背压
P2 P1
阀体
为保护压力泄放阀不受诸如气候及粗鲁装卸的破 坏，增加了阀体与阀盖。这又引出了一个新的需 要考虑的因素——背压。
F P
可调整的 弹簧
在阀座组件上 增加一个裙边，
给向上的入口 裙边
压力提供一个 大一些的作用 面积。当阀门 开始打开，改 变了下游流体 的方向，即推 进了阀门开启 加快，又减小 了前泄（当压 力趋近于整定 压力时，阀座 的泄漏）及超 压。
F
增加受力面积
加速阀门开启 减少超压
P
F
进一步改进
为达到调节回座压力
可能的压力源
吹扫
附加背压（静背压） Superimposed back
pressure
被保护的系统
开高
压力泄放阀开 启后，阀瓣密封面 离开关闭位置的实 际行程．
开高
喉部面积
压力泄放阀进口端至关闭 件密封面之间流道的最小截面 积． Area＝πD2/4 。
帘面积
阀瓣在阀座上方升起时
在其密封面间形成的圆柱形
▪ 启闭压差 Blowdown：整定压力与回座压力之 差，通常用整定压力的百分数表示；而当整定 压力小于0.3MPa时，用MPa表示。
▪ 背压 Back Pressure：安全阀出口处的压力。
▪ 附加背压 Superimposed back pressure：安全阀 即将动作前在阀出口处存在的静压力，是由其 他压力源在排放系统中引起的。
%Rated Lift
100% 90% 80% 70% 60% 50%
0%
Conventional Spring Valve
20%
40%
60%
80%
Back Pressure in % of SET Pressure
由普通式变换为平衡波纹管PRV
波纹管式安全阀作用
▪ 平衡背压 ▪ 隔离严重
量 ▪ 当系统压力降到整定压力以下后，阀门回座
复位，并保持密封
压力相关的基本概念
▪ 最大允许工作压力 (MAWP) 在设计温度下,设备或管道所允许承受的最 大工作压力,该压力是根据容器受压元件的 有效壁厚计算所得。
▪ 整定压力 Set Pressure：安全阀阀瓣在运行条件 下开始升起时的进口压力，也叫开启压力,设定压 力。
全开
开高 整定压力 允许超压
适用于可压缩性流体（气体、气相或蒸汽）
泄放阀 Relief Valve
一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀 开高随超压的增加而成比例的增大
全开 开高
整定压力 允许超压
通常用于不可压缩的流体（液体）
安全泄放阀 Safety Relief Valve
▪ 即可用于蒸汽/气体介质又可用于液体介质, 具有突开/调节双重动作特性。
▪ 工作压力 Operating pressure:阀门正常工作状态 的压力。
▪ 排放压力 Relieving pressure：整定压力加超过压 力。
▪ 超压 Over pressure：超过安全阀整定压力的压力 增量，通常用整定压力的百分比表示。
▪ 回座压力 Reseating Pressure：排放后阀瓣与阀 座重新接触，即开启高度变为零时的进口压力。
整定压力偏差
启闭压差, % 整定
典型的 回座压力
压 力%
110 100 95
MAWP
允许超压
典型的整定压力
90
泄漏实验压力
背压
Pb (背压) 入口
压力泄放阀出口的压力.
排放背压
Built-up back pressure
排放
PRV 打开介质流动
入口
可能的压力源
去火炬
可能的压力源
密闭的排放总管
▪ 广义上的安全阀=安全阀+泄放阀+安全泄 放阀
理想的压力泄放阀
PRV
被保护的系统
▪ 在达到整定压力之前无泄漏 ▪ 只在整定压力下开启 ▪ 只泄放掉保护系统所需要的排量 ▪ 在泄放循环中性能稳定 ▪ 在整定压力下回座(启闭压差为零)
对压力泄放阀性能的实际要求
▪ 在系统正常操作压力下保持密封 ▪ 当系统压力达到整定压力时开启 ▪ 在系统压力达到允许超压之前泄放掉额定排
安全阀的设计及选型
名词术语
▪ 压力泄压阀 Pressure Relief Valve (PRV)
安全阀 Safety Valve 泄放阀 Relief Valve 安全泄放阀 Safety Relief Valve
安全阀 Safety Valve
一种靠阀门进口侧静压动作的压力泄放阀 能突然起座并全开
或圆锥型通道的面积．
DN
Area=πDL 。
LIFT 排放面积
压力泄放阀排放时流体通道 的最小截面积处的喉部面积 与帘面积之间的较小者．
安全阀的演变
▪ 普通型弹簧直接载荷 PRV
▪ 最初形态
通过一个可调 的弹簧来改变 整定压力。遗 憾的是，当阀 座组件升起以 打开阀门时， 弹簧压缩量越 大，产生的向 下的力越大， 又限制了阀门 的开启。