泄壓閥基礎(chǔ)知識(shí)1——彈簧加載式安全泄壓閥

泄壓閥（Pressure Relief Valve）已有數(shù)百年的歷史，作為發(fā)生超壓事件時(shí)保護(hù)生命和財(cái)產(chǎn)安全的最后一道防線，泄壓閥一直發(fā)揮著非常重要的作用。

小編將翻譯整理Baker Hughes工程師介紹的三種類型的泄壓閥文章，分三次來介紹。在第一篇文章中，我們將介紹彈簧式安全泄壓閥的基本操作。在今后的文章中，我們的第二篇文章將介紹先導(dǎo)式安全閥的操作，第三篇文章將介紹安全閥的操作。

泄壓閥(PRV)是一個(gè)術(shù)語，用于描述一類專為超壓保護(hù)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的閥門。您可能聽說過很多不同的PRV術(shù)語：安全閥(SV)、溢流閥(RV)、安全泄壓閥(SRV)或先導(dǎo)式安全泄壓閥(POSRV)。

泄壓閥(PRV)

一種設(shè)計(jì)用于打開并釋放多余壓力的裝置，在恢復(fù)正常狀態(tài)后關(guān)閉并防止流體繼續(xù)流動(dòng)。

溢流閥(RV)

由閥門上游靜壓驅(qū)動(dòng)的彈簧式泄壓閥。溢流閥主要用于不可壓縮的流體。

安全溢流閥(SRV)-一種彈簧式壓力溢流閥，可根據(jù)應(yīng)用情況用作安全閥或溢流閥。

先導(dǎo)式安全泄壓閥(POSRV)

一種泄壓閥，其中的主要泄壓裝置或主閥與一個(gè)稱為先導(dǎo)閥的自力式輔助泄壓閥組合在一起并由其控制。

安全閥(SV)

由閥門上游靜壓驅(qū)動(dòng)的彈簧式泄壓閥，其特點(diǎn)是快速打開或彈出動(dòng)作。安全閥通常用于可壓縮流體，主要是蒸汽。

彈簧式安全泄壓閥（SRV）

現(xiàn)在，讓我們進(jìn)入本文的主題，即彈簧式安全泄壓閥（SRV）的基本操作。

彈簧加載式安全泄放閥設(shè)計(jì)用于保護(hù)壓力容器或工業(yè)系統(tǒng)免受過壓損壞。其基本構(gòu)造包括以下核心組件：

入口噴嘴

直接連接至需防護(hù)的容器或系統(tǒng)，確保介質(zhì)可以順暢流入閥內(nèi)。

可移動(dòng)閥瓣

位于噴嘴上方，能夠上下移動(dòng)以控制介質(zhì)通過噴嘴的流量。在正常工作條件下，圓盤處于關(guān)閉狀態(tài)，阻止流體通過；當(dāng)系統(tǒng)壓力超過設(shè)定值時(shí)，圓盤被推起，允許過量的壓力或流體釋放。

彈簧機(jī)構(gòu)

負(fù)責(zé)維持閥瓣的閉合狀態(tài)，并在壓力異常升高時(shí)提供必要的開啟力。彈簧的預(yù)緊力決定了閥門的開啟壓力點(diǎn)，即安全閥啟動(dòng)并開始排放流體的閾值。

閥門的工作原理

利用入口系統(tǒng)壓力克服彈簧負(fù)荷，從而打開閥門以釋放規(guī)定的容量。閥門關(guān)閉時(shí)，如圖1所示，彈簧力抵消作用于閥座表面（A區(qū)）的上游壓力。隨著壓力的增加，（A）處的壓力趨于與彈簧力相等，閥瓣回到閥座上，壓力趨近于零。

圖1:SRV關(guān)閉位置

圖片來源：Baker Hughes

如圖2所示，當(dāng)上游壓力增加到閥門設(shè)定壓力的1%～2%范圍內(nèi)時(shí)，介質(zhì)將穿過閥瓣表面進(jìn)入B腔。次級(jí)環(huán)形孔中的流量限制會(huì)導(dǎo)致壓力增大并作用于更大的區(qū)域，從而產(chǎn)生額外的力來克服彈簧力。然后，閥瓣將離開噴嘴座，閥門將"彈"開。

圖2：SRV部分打開

圖片來源：Baker Hughes

閥門打開后，如圖3所示，在(C)處會(huì)出現(xiàn)額外的壓力積聚。這是由于流量突然增大，以及通過閥瓣支架內(nèi)緣和調(diào)節(jié)環(huán)外徑之間形成的另一個(gè)環(huán)形孔的流量受到限制。(C)處的這些附加力導(dǎo)致閥芯在"彈出"時(shí)大幅上升。流量受到噴嘴座和閥座之間開口的限制，直到閥座從噴嘴座上抬起約四分之一的噴嘴喉管直徑。

在閥瓣達(dá)到此提升程度后，流量將受到主孔而不是閥座表面之間區(qū)域的限制。通過定位單個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)，可將排氣（打開和關(guān)閉壓力之間的差值）控制在一定范圍內(nèi)。當(dāng)彈簧力無法克服(A)、(B)和(C)處的力的總和，直到(A)處的壓力降至設(shè)定壓力以下時(shí)，就會(huì)造成排氣。

圖3：SRV完全打開

圖片來源：Baker Hughes

下圖4是流體流經(jīng)閥門的示意圖。需要注意的是，系統(tǒng)壓力從噴嘴進(jìn)入，在通過二級(jí)環(huán)形孔膨脹之前一直處于高壓狀態(tài)。次級(jí)環(huán)形孔下游的壓力遠(yuǎn)低于系統(tǒng)壓力。

圖4：流經(jīng)PRV的水流路徑

圖片來源：Baker Hughes

調(diào)節(jié)環(huán)

安全溢流閥中的調(diào)節(jié)環(huán)在閥門投入使用前被設(shè)置到預(yù)定位置。通過預(yù)設(shè)，無需在閥門投入使用時(shí)將其打開，以確定調(diào)節(jié)環(huán)是否已正確設(shè)定，從而達(dá)到必要的升程和泄壓能力。

簡單的排氣調(diào)節(jié)

單個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)可調(diào)節(jié)安全泄壓閥中的排氣壓力或再充氣壓力。當(dāng)調(diào)節(jié)環(huán)向上移動(dòng)時(shí)，排氣量增加（降低重啟壓力）；當(dāng)調(diào)節(jié)環(huán)向下移動(dòng)時(shí)，排氣量減少（提高重啟壓力）。相比之下，當(dāng)閥門有兩個(gè)或更多調(diào)節(jié)環(huán)時(shí)，每個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)都會(huì)影響閥門的動(dòng)作以及排氣。

常見行業(yè)和應(yīng)用

彈簧式SRV廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)。一些常見的行業(yè)包括發(fā)電、煉油、石化、化工、中游油氣、上游油氣以及紙漿和造紙。彈簧式SRV的一些常見應(yīng)用包括蒸餾、加氫處理、重整、裂化、混合、分餾、充填氣體壓縮、分離、壓縮、管道完整性、脫水以及氣體、液體和兩相應(yīng)用介質(zhì)的工廠平衡應(yīng)用。

彈簧式SRV的運(yùn)行原理非常簡單，只有幾個(gè)控制其功能的要素。有關(guān)SRV的討論還有很多，例如微調(diào)類型、如何操作以及何時(shí)使用特定微調(diào)，但現(xiàn)在我們只討論SRV的基本操作原理。請關(guān)注后面兩篇有關(guān)先導(dǎo)式安全泄壓閥和安全閥操作的內(nèi)容。