浅谈先导式安全阀的安装、维护及保养

摘  要：先导式安全阀在石油天然气集输工程中广泛应用。该阀设计新颖、密封性能好、灵敏度高，其性能和使用寿命均优于弹簧式安全阀。目前，先导式安全阀在气田生产应用中使用时间较长，不可避免地出现了一些问题。本文对该阀在现场安装、使用及维护中出现的问题进行了分析，并提出了应注意的问题。

关键词：先导式安全阀；安装；维护；保养

先导式安全阀由于其起跳灵敏度高、密封性能好的特点，在石油天然气集输工程的集输场站中得到广泛应用，对确保采气、输气、集气、脱水等相关生产运行环节的安全平稳运行起到了重要作用。

一、先导式安全阀的工作原理

图一先导式安全阀

该安全阀是利用导阀来感测被控压力信号并给出信号，当安全阀前的压力低于整定压力时，导阀和主阀都处于无泄漏的关闭状态。介质通过导阀的供应导管，作用于导阀阀座和主阀阀芯顶部，由于阀芯的顶部大于底部（阀座区）有一股大的作用力使阀芯保持向下，阀前压力越接近整定压力关闭越严密，这种自密封结构在主阀硬软双质密封副作用下，静密封力随着管道压力增加和接近设定点而增加。当阀前压力达到或超过整定压力时，导阀开启，主阀迅速打开，介质排放；当阀前压力回到整定压力以下时，导阀关闭，主阀也随之关闭。

(一)主阀关闭状态下的受力分析

在正常工作状态下，入口端的高压气体（压力P1）经导阀及导压管路作用于主阀阀芯顶端（压力P2）。在主阀关闭状态下，P1= P2。阀座受力：

F=G1＋P2S2－P1S1

∵P1= P2,  S2＞S1

∴F= G1＋P1（S2－S1）＞0     ………………①

式中：G1——主阀阀芯重量          （牛顿）

      S1——活塞下部受力面积      （米2）

      S2——活塞上部有效受力面积  （米2）

故活塞在重力及压力作用下，紧贴入口阀座，达到密封。由①式可知，在设置压力下，入口压力越高，密封越紧。

（二）导阀起跳分析：

导阀的设定压力：PsetS3=KL＋G2

当入口压力达到导阀的设定压力时，即P1≥Pset时

则  P1S3－KL－G2≥0           ………………②

式中：K——弹簧刚度           （牛顿／米）

L——弹簧预压缩量        （米）

G2——弹簧阀芯重量       （牛顿）

S3——弹簧阀芯受力面积   （米2）

此时，导阀弹簧阀芯开启泄压。

（三）主阀起跳

在弹簧阀芯泄压的瞬间，导阀活塞在气流作用下上升，并在压力作用下顶在复位座上，达到密封，同时带动定距杆顶在弹簧阀芯底部，阻止弹簧阀芯回座，使主阀活塞上端气室继续泄压。

当P2S2＋ G1＜ P1S1时，主阀起跳泄压

（四）导阀复位：

主阀泄压过程中，导阀活塞受力：

P1S4＝G2＋G3＋KL´＋f           ……………③

式中：f——复位座对活塞作用力       （牛顿／米）

L´——弹簧压缩量（L´＞L）       （米）

G3——导阀活塞重量              （牛顿）

S4——导阀活塞底面积            （米2）

在③式中，L´可通过复位调节螺丝调节，P1及f在主阀泄压过程中为变量。

当入口压力P1降至复位压力（P复）时，即P1≤P复时，f＝0，由③式可得：

P1S4≤G2＋G3＋KL´

    弹簧阀芯回座，导阀活塞离开密封面，主阀入口气体沿导阀阀芯与阀套的间隙进入主阀气室，使主阀在压力作用下回座到阀座上，停止泄压。

二、先导式安全阀的安装及要求

安全阀是确保安全生产的一种设备和管道部件，主要用于石油天然气、化工、电力、冶金和城市燃气等领域，是受压设备、容器或管路上的最佳超压保护装置。

1、所有设备、容器（包括塔类）的安全阀最好安装在设备、容器的开口上，如不能，应安装在接近设备、容器的管路上，此管路的截面积应不小于安全阀进口截面积。

2、在安全阀入口端应安装一个有铅封的、保持常开状态的截断阀。安全阀与设备之间的压力降应小于安全阀整定压力的3％，以防止安全阀起跳泄压时震响。

3、对于排入大气的安全阀，其出口端管线直径应按照管道压力降不大于安全阀出口定压的10％计算。排入大气的一般气体，安全阀放空管出口应高出操作面2.5米以上并引至室外；排入大气的可燃性气体和有毒气体，安全阀放空管出口应高出周围最高建筑物或设备2m。

4、安全阀安装前应对产品进行认真的检查，验明有无产品合格证及说明书，便于明确出厂时的定压情况；检查其铅封是否完好，并检查有资格的检验部门出具的报告

5、安全阀应垂直安装，安装时不得强力进行对接或使阀门承受外力负荷；与安全阀连接的管道在拆卸后需清理干净；

6、安全阀在搬运和装卸过程中防止碰撞和冲击；安装时应对法兰密封面及垫片进行外观检查，不得有影响密封性能的缺陷存在；与阀门连接的法兰应保持平行，不得用强紧螺栓的方法消除歪斜；

6）与安全阀连接的法兰与阀门保持同轴，螺栓应能自由穿入；法兰螺栓应使用同一规格，应对称均匀紧固，紧固后应与法兰紧贴，不得有楔缝；如需加垫圈，每个螺栓每侧不应超过一个，且紧固后的螺栓与螺母宜齐平；螺栓紧固后，外露螺纹应为0-3扣。

三、先导式安全阀维护及保养

    先导式安全阀在使用过程中，可能会因为导压管进水或污物、阀座密封面损坏、阀芯润滑油变质、阀座上有污物等因素需要拆卸保养。

（一） 主阀的维护保养

⑴拆卸时，应先拆端盖，取出衬套密封圈及阀芯，阀芯上的软质阀座可更换。拆卸时，勺型管及喷嘴是经厂家严格校正装配的，不可拆卸以防漏气。同时也不应拆卸锁定销，旋动调节螺钉，因该螺钉控制阀芯的提升高度，从而控制先导式安全阀的泄放流量。

⑵装配前，应将润滑脂抹在衬套内表面、上端表面、阀芯密封处、楔形环及支承垫圈上。

⑶装配时，先将阀芯及衬套密封圈复原，上好端盖并紧定螺钉。

（二） 导阀的维护保养

⑴拆卸时，将所有拆下零件按顺序排列。先旋出帽盖及调节螺钉，释放弹簧压力，小心旋下阀帽，以免弹簧与簧座弹出。将导阀颠倒从上面倒出内部零件，再松开阀底衬套，卸下复位调节螺钉，把上面的复位座和O型圈及保持架取出。

⑵装配时，按相反顺序装配。阀杆及阀芯座不能粘润滑剂，以防止正常溢流时粘附脏物，造成误动作。

⑶如将衬套从复位调节螺丝上拆下，重新装配时应更换补偿片。

四、导阀设定压力的调节

（一）开启压力

将压力调节螺钉尽可能向里拧入，复位调节螺丝尽可能向外旋出，然后将供气压力升至铭牌额定值并缓慢将调节螺钉向外旋，直到导阀开始冒气。用锁紧螺母锁紧调节螺钉，然后重复几次升压——放气过程，以确认调节无误。

导阀放气时，主阀气室压力降为0，放气后在放空口不应再有气流，否则说明底部调节螺丝旋得太靠里了。

（二）复位压力

将储气罐压力降至要求的复位压力，缓慢旋入复位调节螺丝，直至先导阀复位，再将调节螺丝向外旋出，用锁紧螺母锁定后，试运行几个循环，以确认先导阀工作无误。

（三）调节范围

各型安全阀均可在铭牌额定值的±5％范围内调节压力。

⑴调节压力（开启压力）＞70psi时误差±3％，＜70psi时误差±2％。

⑵复位压力：直接以管路压力控制时，为调定值的90％～92％。

五、常见故障及解决办法

先导式安全阀常见故障的原因分析及解决办法见下表：

六、先导式安全阀在现场使用中应注意的问题

（一）设备吹扫及试压时，应关闭截断阀，以防止发生意料之外的泄压，同时避免液体介质及污物进入导压管路或导阀。如液体介质或污物进入导压管路或导阀，主阀可能无法起跳。

（二）先导式安全阀在投入运行前，应彻底吹扫上游管路，防止焊渣等杂质卡住主阀密封面，造成内漏或损坏阀座密封面。

（三）主阀入口端须有压力才能在阀芯上建立压差，当低于2～3psi时，可能会发生泄漏，但这是正常的。

（四）如入口开始加压前主阀阀芯未闭合，则阀芯在加压过程中可能无法关闭。

（五）截断阀在打开时，不能太猛，剧烈的升压会使主阀在建立压差之前溢流。

参考文献

1. 《油气管线安装工》，中国石油天然气集团公司人事服务中心编，石油工业出版社，2005年1月

2. 《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》GB50540-2009