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1、1.3 核电特殊结构弹簧式安全阀简介 第2章 安全阀的维修与故障诊断 2.1安全阀的维修 2.2安全阀常见故障诊断 第3章 安全阀性能校验 3.1安全阀的定值校验 3.2密封性能试验第4章 核电安全阀典型故障分析4.1一核GSS 107 VV在线校验主阀回座不严 （30）4.2一核RCV 224 VP波纹管多次破裂4.3 RRI安全阀离线检修后在线不久出现内漏 （4.4部分主蒸汽安全阀在热停堆期间出现轻微泄漏 （44）第5章 实 操 附 录一： 中华人民共和国国家标准 安全阀专用术语 第1章 安全阀基础知识 安全阀是一种自动阀门，与一般需人为操作开闭的截止阀、排污阀等不同。在受压设备超压的情况

2、下，能自动开启，泄放掉多余的介质，保证设备的安全，待压力降到规定值时，能自动关闭并恢复密封，阻止介质的进一步流失。弹簧式安全阀就是利用弹簧加栽来实现这种功能的安全阀，是使用范围最广安全阀。因此本教材仅以弹簧式安全阀作为讨论对象。1.1 弹簧式安全阀的结构简介1.1.1 弹簧式安全阀的基本结构 图1 弹簧式安全阀的基本结构弹簧式安全阀有四个工作过程，这就是开启、排放、回座和恢复密封。我们要求安全阀在达到规定的压力值时能灵敏的开放，在介质压力继续升高时迅速大量排放降压，而在介质压力下降到规定值时要求停止排放，及时回座，恢复密封，我们采用弹簧作为密封力荷载，能适应这四个动作要求。为使弹簧式安全阀能适

3、用于水、蒸汽、气体等不同性质的介质，弹簧式安全阀就要设计成多种型式。弹簧式安全阀通过将螺旋弹簧压紧的手段，使之产生弹性作用力传递到阀芯上，与阀座间的密封面产生密封力，从而达到密封的目的。图1 是弹簧式安全阀的基本结构。 安全阀的阀盖1和阀体2由螺栓连接成一体，阀盖内的弹簧由调节螺杆3通过上弹簧盘将弹簧压紧，这个压紧力由调节螺杆3升降来改变。下弹簧盘是托住弹簧的，并将力通过尖端（阀杆）传递到阀芯4中心。开启压力的调整是通过调节螺杆位置上下移动来改变的。1.1.2 安全阀的密封结构 由于蒸汽锅炉及热水系统的介质温度较高，使用压力也较高，造成密封面上的受力及温度都很高，所以锅炉用安全阀不可采用软垫式

4、密封面，应使用金属材料制成上下密封面，习惯上称为硬密封。为了保证密封，除了结构上受力合理性外，还要求密封面平整光洁。要使金属平面做到绝对平整光洁是困难的，在显微镜下，它们原来看似光洁的平面实际上像波纹，像锯齿一样。那么，怎么能使密封面阻止介质流动呢，原来是靠尖齿在受挤压进的微小弹性变形和细缝产生的对介质的巨大流动阴力来达到密封目的。因此密封介质密度较低的气体比密封密度较高的液体难度要大。安全阀的密封面除了要求平整光洁外还要求有较高的硬高，这是由于安全阀的密封面较窄、接触面积小，单位面积受压力大，因此需要较高的抗压强度。另外由于安全阀开启 时介质的冲刷作用及杂质影响，所以还要有较高的硬度。此外安

5、全阀密封面还应有防锈性能，否则，密封面会因锈蚀而粘住，不能开启，从而失去作用。1. 1.3 弹簧式安全阀的调节结构 除了上面所说的调节螺杆对开启压力的调整作用外，大多数弹簧式安全阀还带有调节圈结构。弹簧式安全阀的调节圈结构有两种，一种是单调圈结构，另一种是双调节圈结构，前者一般用在工业锅炉或中低压安全阀上，后者用在电站、化工或要求较高的场合。图2是双调节圈结构形式。调节圈的作用是调整安全阀的回座压力和排放压力。调节圈的外圈是齿轮状的，内圈为右旋内螺纹结构，旋套在阀座外圈，（双调节圈其中一只旋套在阀芯外圈），调节圈的上下移动位置，改变了介质的动量大小，也就改变了介质冲击密封面时建立的压力区能量大

6、小。使托起阀芯的力的大小得以改变，从而达到相应改变排放和回座时的压力差值。图2 安全阀的调节圈结构（左为未加调节圈）1 阀芯 2 阀座 3 上调节圈 4 下调节圈一般来说，当下调节圈往下调时，调节圈与阀芯间距离拉大，冲出的介质建立的聚压动能区力量就小，将阀芯抬起的力也小，就易于回座，使回座压力提高，但同时不利于达到排放。如果将调节圈位往上调，情况就相反，阀芯就不易回座，回座压力就低，但此时有利排放，使排放压力减低。图3的二种位置说明了调节圈的作用原理。图中，右为调节圈下调位置及工况，a为上调位置及工况。因此调节圈的位置要适当，既要调节适当的回座压力，又要改善排放压力。对于带双调节圈的安全阀来说

7、，上、下调节圈之间的距离直接影响安全阀的排放和回座压力，距离越大回座压力越高，排放压力也越高，距离越小，则反之。利用双调节圈能对安全阀的两项性能进行精确的调节.调节圈外圈的齿轮状结构不是为啮合之用，而是为了拔动调节圈方便和锁紧位置之用。 图3 调节圈的位置作用1.2 弹簧式安全阀的二种基本型式 在锅炉和压力容器做水压试验时可看到，当锅炉或容器灌满水时，试压泵稍为加压，压力马上会升高，而稍放掉点水，压力马上下跌。与此相反，空气压缩机向储气缸充气时，压力升得很慢，但当储气缸升至一定压力后，放掉一部分气，压力并未明显下跌。这是因为液体是不可压缩性流体，而气体是可压缩流体。根据这两种介质的不同特性，弹

8、簧式安全阀设计成两种基本型式。1.2.1微启式弹簧安全阀调节螺杆 所谓微启，就是安全阀的开启高度是很微量的，既然要求安全阀在设备超压时能迅速排放介质并降压，就该开启得高一些，那么为什么又设计成微启呢？ 弹 簧阀 杆 阀 体 阀 瓣 调 节 环 导 向 套 衬 套 阀 盖理由是当安全阀的工作介质为液体时，要求安全阀的开启和关闭过程很平衡，不允许有突然开启和突然关闭的动作。因为在一个充满液体介质的系统或容器内，如果介质数量突然发生变化，会引起系统内压力的很大波动。特别是当安全阀突然关闭时，原来大量排出的液体突然被阻止流出了，会使系统内的压力一下子升得很高，这就是我们平常所说的“水锤”作用，这对一个

9、系统来说是很危险的。为了避免这种现象，要求用在液体介质系统的安全阀能平稳地开启和关闭，因此在设计时，安全阀阀芯的结构应该符合这些要求，保证阀芯能随着压力的升高或降低而平稳升降。我们又知道液体是不可压缩流体，在一个充满流体的压力容器内，流体质量的少量变化，会使容器内的压力发生很大的变化，所以使用在充满液体介质容器上的安全阀的阀芯就不可能也不必要开启得很高，这就是设计成微启式的道理。那么，微启式安全阀的阀芯开启高度定为多少才合适呢？根据实际经验和试验结果，在规定的升压范围内，一般开启高度为阀座内径尺寸的1/40-1/20do.图4弹簧微启式安全阀比如，一个微启式安全阀阀座内径为40毫米，开启高度为

10、1-2毫米。微启式安全阀另一特点是排放量小，因此也可在需要排出气体量较少的，如小型空气压缩机、蒸发器及小型锅炉上等。图4是典型微启式安全阀结构，图5是它的动作特性原理曲线，显示了开启高度和压力变化的相互关系。常见的A27W-10T和A47H-16C都是微启式安全阀。 1.2.2全启式弹簧安全阀锅炉在运行中水沸腾后产生大量压力蒸气，空气压缩机运转时压缩空气产生，由于气体的可压缩性而积储大量能量。所以当介质为气体的受压设备超压需要排放泄压时， 需迅速释放。如果采用微启式安全阀，那选用的口径就很大，否则来不及泄压保护。设计者根据气体特性和弹簧特性，巧妙地制成了全启式安全阀。所谓全启，就是全部开启的意

11、思，那么开启到多少高度才算全启呢？当阀芯升高到与阀座之间的环形面积相当于阀座内径面积时就是全部开启了。假设阀座内径为do,那么它的面积为1/4do2,而环形排气面积为周长开高，周长为do，则需要开高为1/4do2do = 1/4do,也就是说，开到1/4do，就是开足了，即全启了。它的开启高度为微启式安全阀的5-10倍。所以排放泄压能力大大增加。用什么办法使它迅速开得那么高呢？用气体的力量。由于气体的压缩储能作用，当阀芯一打开，压力不回立刻跌下来，大量气体冲出，形成动能，将阀芯抬起，但实践证明，由于弹簧压紧力的作用，不能将阀芯冲得很高。设计者在阀芯外边套一只托盘，扩大了向上的冲击动能时，阀芯一

12、下子被托得很高，达到全启。因为在阀芯刚开启时，还没有产生相当的动能，所以开始也是平稳开启的，达到一定程度才产生突变，由于全启式弹簧安全阀的整个开启动作过程是由稳到突然升起，所以也称为两段作用式安全阀。图6是全启式弹簧安全阀的典型结构，图7是它的动作过程特性曲线。图7全启式动作特性 图6 弹簧全启式安全阀全启式安全阀的排放能力大大增加，适应在介质为气体的场合，锅炉汽包顶端，过热器及储存气体的容器都应装备全启式弹簧安全阀。了解上述两种安全阀特性后，应该注意不同场合选用不同型式的安全阀，不能认为只要安全阀的口径的连接法兰尺寸一样就可随便装。如果将全启式安全阀装在充装液体介质设备上，则由于全启式安全阀

13、具有突然关闭的动作而产生危险的水锤现象；同样，如果在充装蒸汽或气体的锅炉或压力容器上误用微启式安全阀，将使安全阀排放能力大大降低，在一旦发生超压时，难于及明将介质排放而迅速降压，而使压力继续不断上升，不能完全起到安全保护作用，特别是在某些产生大量气体的生产设备上，在运行操作或设备不正常超压时，排放能力不够是非常危险的。1.3 核电特殊结构弹簧式安全阀简介 1.3.1波纹管安全阀如：RCV-224-VP等FISHER安全阀，这种安全阀的结构特点（图8）。在阀瓣与中法兰挡板之间或阀杆与中法兰挡板之间用氩弧焊将金属波纹管与它们连接起来，组成带波纹管的阀瓣组件或带波纹管的阀杆组件其用途有二种：一是用于

14、平衡附加变动背压力对阀门开启压力的影响，因为这种用途波纹管的平均直径与阀座密封面的平均直径相等，波纹管内则与大气相通，这样变动的附加背压作用在阀瓣的上、下方是一对大小相等方向相反的力可互相抵消。但必须指出，采用波纹管结构仅能消除变动的附加背压对阀门开启压力的影响，而不能完全消除背压力对排放压力及回座压力的影响。波纹管的另一种用途是有效地防止了腐蚀性介质冲刷弹簧与外溢，保证了弹簧性能的稳定可靠。图8背压平衡式（波纹管）安全阀1.3.2防震安全阀如图9：RIS-215-VP。在安全阀的顶部或阀盖与阀体中部，有液压活塞减震装置与阀杆相连接，可以减缓阀门动作过于巨烈带来的冲击、震荡，使阀门动作平缓，消

15、除震颤，一般用于压力较高的场合。图9 带减震装置的安全阀1.3.3加载安全阀 如图10：D1/2VVP-100/120-VV。助于一个动力装置（例如：气力、液力或电磁力等）加载在阀杆上方，是一种以争加阀瓣密封力，在低于正常开启压力或高于要求的回座压力情况下，强制阀门开启和关闭。由于辅助装置与阀间通常设计成非刚性的连接形式，这样即辅助装置失灵，阀门亦能正常动作。 1.3.4 先导式安全阀（又称脉冲式安全阀）GSS-107-VV、D1/2ATE-551-VK等。这种安全阀由主阀和导阀（又称付阀）组成，主阀依靠从导阀排出的介质来驱动和控制主阀。其导阀可以是一个口径较小的弹簧式安全阀，也可以是依靠外加

16、能源的电磁或控制阀。图11所示先导阀当系统处于正常工作状态时，导阀在弹簧载荷作用下关闭，主阀阀瓣在工作介质和主阀弹簧的作用下也处于密封状态。事故状态系统压力升高，此时介质作用于导阀密封面上的作用力大于弹簧力，导阀打开，主阀活塞腔讯速泄压，主阀阀瓣介质作用力克服主阀弹簧关闭力，立即打开排放多余介质。当系统压力下降到规定值时，导阀的阀瓣在弹簧力作用下复位关闭，主阀在活塞上腔介质的压力和弹簧作用下又重新关闭。从以上工作原理可在看出该类安全阀主阀口径大小不受弹簧加工的限制，同时主阀可设计成依靠工作介质压力达到密封的自密封型式，因而具有良好的密封性能。另外由于导阀和导阀口径小，变动背后对其动作影响程度也

17、相应改少。但由于它是由主阀和导阀组成，结构复杂，产生故障环节增加，动作又有延时。为提高动作可靠性，在国外有些标准中，还规定对一个主阀采取多重导阀控制管路，这样结构更加复杂，成本也相应提高了，安装尺寸也加大，所以这类安全阀主要用于高压大口径，对密封有特殊要求或在有变动背压场合。图10 辅助加载安全阀 图11 先导安全阀第2章 安全阀的维修与故障诊断2.1安全阀的维修 安全阀的修理主要包括拆卸、装配及研磨。核用安全阀的检修中应注意去污及采取防护、防跑水、以及异物落入回路的措施等。2.1.1.安全阀的拆卸 安全阀的拆卸顺序（以带板手弹簧安全阀为例）：（1） 移去销和轴，取出横杆（手柄），拧松保护罩（

18、阀帽）固定螺钉，取下保护罩；（2） 从阀杆上旋下提升螺母；（3） 记录调整螺杆、上调节圈、下调节圈的位置（并按此位置重装阀门）；（4） 旋松调整螺杆的锁紧螺母和调整螺杆，卸去弹簧的预紧力；（5） 旋出连接阀盖和阀体的螺母，取出阀盖；（6） 取出包括阀杆、弹簧座以及弹簧在内的组合件；（7） 取出阀瓣（或阀瓣座和阀瓣的组合件）、导向套；（8） 卸下调节圈及阀座。 当阀的拆卸完毕后，应检查阀座和阀瓣的密封面，若有凹穴，划痕等缺陷，应用研磨加以修复。如果密封面损伤严重，须重新进行加工或更换之。2.1. 2 安全阀的装配 当安全阀的全部零件清洗干净，阀门密封面也已经修复并将研磨后的磨料清除干净后，阀门可

19、进行装配。 装配顺序基本与拆卸顺序相反，按下列顺序进行：（1） 将下调节圈旋到阀座上，处于下限位置；（2） 将软布把阀座、阀瓣密封面擦干净，然后将导向套、上调节圈、阀瓣装入阀体内，上调节圈处 于上限位置；（3）仔细将阀杆、弹簧座、弹簧安装于应有的位置，注意不要损伤关闭件。然后对准中心将阀盖的止口对上导向套；（4）旋紧阀盖与阀体之间的连接螺母，在旋紧过程中应注意受力的对称性，以防止产生任何不必要的应力或可能造成部分零件失调而导致密封面损伤；（5）将调整螺杆拧紧至与该阀被拆卸之前相同的位置；（6）装上保护罩等其他零件（一般应在定值校验与密封性试验之后）；（7）调整上下调节圈的位置（与拆卸记录一至，

20、或以规程规定为准）； 旋上调节固定螺钉，使螺钉位于调节圈两圈之间的凹槽内，以防止阀节圈转动，但不得对调节圈产生的侧向压力。安全阀装配完毕后，应进行定值校验与密封性试验。试验完毕后，应进行铅封，以防止改变已调整好的状态。2.1.3安全阀的研磨密封损坏引起介质泄漏是安全阀最常见故障之一。而研磨则是修复密封面损伤最常用的方法。合理选用研具和研磨剂（材料），正确掌握研磨工艺是安全阀装配修理工所必需的知识。平面密封面加工较简单，且维修方便，因此安全阀密封面型式以平面形为最多，其研磨方式一般采用湿研磨或专用砂布研磨。一般分为粗研、细研、精研、抛光四个步骤。把阀瓣或阀座放在研磨平板、研磨盘上，走“8”或圆圈

21、研磨。这里应特别注意：一台阀门研磨完毕后，需把磨盘（或平板）放在经磨床磨削平整的铸铁平板上进行修整（一般采用粗研磨），然后放到一块专用的磨床磨削平整的铸铁平板上用干研磨的方式检查磨头的平整度，直到认为其平整度达到要求时才可继续另一阀门的研磨。对于要求很高的密封面或研磨时间过长时，磨盘在研磨中就应进行修正，其平整度合格后才可以进行下一步工序。 研磨中应注意事项：1 整个研磨过程中，必须注意清洁，不同精度或不同号数的研磨剂不能相互掺合，且应严密封存 以防杂质混入。2 研具必须经常保持平整，且应妥善存放。3 不能在同一块平板上或磨盘上同时使用不同粒度或不同号数的研磨剂。4 硬质合金材料制成的平板不宜

22、进行粗研磨。5 研磨时压力一般不应太大，以避免因磨料压碎而划伤密封面。6 阀瓣与阀座的密封面不允许对研。7 研磨时常见缺陷、产生原因及防止方法。. 密封面成凸形或不平整。其原因可能是：a. 研磨剂涂得太多，应均匀适量使用，涂抹适当；b. 挤出的研磨剂积聚在工件边缘末擦去就继续研磨，应擦去后再研磨；c. 研具不平整。应重新磨平研具再研磨，并注意检查研具的平整度；d. 研具与导向机构配合不当，应适当配合；e. 研磨时压力不匀或没有调头和更换方向。压力要均匀，研磨相当时间后应转一角度后再研磨，并经常变换方向；f. 研具运动不平稳。研磨速度应适当，防止研具与工件非研磨面接触。. 密封面不光洁或拉毛。a

23、. 研磨剂调制不当，应重新配制磨剂 ；b. 磨料过粗，应正确选用磨料；c. 研磨剂涂得厚薄不匀，应均匀涂抹；d. 研磨剂掺入杂质，应重配并做好清洁工作；e. 研具与导向机构配合间隙过小，应适当配合；f. 精研磨时过湿或过干，应适当湿研或干研；g. 压力过大，压碎磨粒或磨料嵌入工件中，研磨时压力需适当。 密封面效果的检验1 目检：表面呈光滑镜面。2 校验台上气封性试验。（见第3章）3 光学检查：适合于不能查测的阀门以及大型的焊接阀门。 利用光波的干涉原理，通过光学镜片和单色光，来观察所产生的干扰条纹来判断平面的水平度，这是检查表面水平度的最精确方法。充满氦气的灯管发出桔黄色的光线，这种光源的波长

24、是0.000598mm，在检测平面时仅用半波长进行，则测量半径约为0.3um，就是说产生的干扰条纹单位是0.3um，即光学镜片两条暗纹中心之间部件的水平度为：高或低0.3um.。2.2安全阀常见故障诊断安全阀选择或使用不当，会造成阀门故障。这些故障如不及时消除，则会影响阀门的功能和寿命，甚至不能起到安全保护作用。 常见的故障： 阀门泄漏：即在设备正常工作压力下，阀瓣与阀座密封面处发生超过允许程度的渗漏。原因及处理是：脏物落到密封面上，可使用提升扳手将阀门开启几次，把脏物冲去。密封面损伤。应根据损伤程度，采用研磨或车削后研磨的方法加以修复。由于装配不当或管道载荷等原因，使零件的同轴度遭到破坏，应

25、重新装配或排除管道附加的载荷。阀门开启压力与设备正常工作压力太接近，以致密封面比压力过低。当阀门受震动或介质压力波动时更容易发生泄漏。应根据设备情况对开启压力进行适当的调整。弹簧松驰从而使整定压力降低并引起阀门泄漏。可能是由于高温或腐蚀等原因所造成。应根据原因采取更换弹簧，甚至调换阀门（如果属于选用不当的话）等措施。如果仅仅是由于调整不当引起，则只需把调整螺杆适当拧紧。阀门启闭不灵活，其主要原因及处理是：调节圈调整失当，致使阀门开启过程拖长或回座迟缓。应重新加以调整。因内部运动零件有卡阻现象，这可能是由于装配不当，脏物混入导向套或零件腐蚀等原因造成。应查明原因消除之。排放管阻力过大，排放时建立

26、起较大背压，使阀门开不足，应减小排气管道阻力。开启压力值变化： 安全阀调整好以后，其实际开启压力相对整定值允许有一定的偏差。超出标准规定的允许范围则认为是不正常的。造成开启压力值变化的原因可能有：由于工作温度变化而引起。例如当阀门在常温下调整而用于高温下时，开启压力常常有所降低。这可以通过适当旋转调整螺杆来加以调节。但如果是属于选型不当致使弹簧腔室温度过高时，则应调换适当型号的（例如带散热器）阀门。由于弹簧腐蚀引起，应调换弹簧。在介质具有强腐蚀性的场合，应当选用表面包覆氟塑料的弹簧或选用带波纹管隔离机构的安全阀。由于背压变动而引起的，当背压变化量较大时，应选用背压平衡式波纹管安全阀。由于内部运

27、动零件有卡阻现象，应检查消除之。阀门频跳或颤振，其可能的原因如下：阀门排放能力过大（相对于必需排量而言），应当使选用阀门的额定排量尽可能接近设备的必需排放量。进口管道口太小或阻力太大。应使进口管内径不小于阀门进口通径或者减少进口管道阻力。排放管道阻力过大，造成排放时过大的背压。应降低排放管道阻力。调节圈调整不当，使回座压力过高，应重新调整调节圈位置。（5）弹簧刚度太大，应改用刚度较小的弹簧。第3章 安全阀性能校验3.1安全阀的定值校验安全阀的定值校验，也叫开启（起跳）压力校验。又分为离线校验和在线校验。（开启压力，代号Ps。含义为阀芯刚离开阀座，有介质连续流出，此时即为安全阀开启。这是安全阀最

28、基本的技术性能。）根据有关法规要求，有下列情况之一，安全阀必须进行校验：成品出厂、运输中部件或铅封损坏、仓库中存放日久后使用的、有锈蚀或脏物堵塞的、锅炉或容器年检时、运行中达压力不开启或严重泄漏、维修后、需改变开启压力值等。3.1.1、离线校验与安全阀校验台离线校验即安全阀拆离管线、容器系统，送到车间，在校验台上校验。安全阀校验台是一种小型实用的设备，可以对安全阀做出厂试验、就位前复验、以及维修后校验等工作。校验台以常温压缩空气为介质，由于开启压力 校验和密封性试验对介质流量无要求，因此实际上是一种静压试验系统。由于这种校验台介质消耗少，投资也少，占地面积小，操作方便，所以在安全阀校验修理部门得到广泛应用。在该校验台上虽然只能测定校验安全阀二个主要技术性能，但对一般单位，已能满足要求。这不仅仅是因为这些单位难以建立耗资巨大的全性能试验装置，而且也没有必要。当安全阀产品设计定型投入大量生产后，一般来说这些产品的性能试验已经完成，用户只要选用得当，完全能达到运行要求，例如排量系数、排放压力、开启高度等都已能保证，用户没有必要再去试验，而启闭压差也能通过调试达到指标，在安全阀校验台上虽不能测定启闭压差，但是由于对开启压力已经