船舶轮机系统设计中安全阀的运用.pdf
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1、施 工 安 全Maritime Safety 水上安全173作者简介:杨双齐,男,本科,实验师、工程师,研究方向为轮机工程技术及船舶电气与自动控制。船舶轮机系统设计中安全阀的运用杨双齐(武汉船舶职业技术学院,武汉 430050)摘要:在船舶系统设计中,常常出现系统设定压力大于正常运行压力,无形中增加了船舶设计费用。基于此,在达到设备安全运行要求及标准的基础上,在装置系统中安装运用安全阀进而减小系统设置压力,节省设计费用,提升船舶竞争力。关键词:安全阀;选型要求;安装设计;船舶轮机系统;运用0 引言安全阀在轮机系统中,往往用于锅炉及管道方面,能确保压力低于规定值,用来保护设备与系统正常运行。通常
2、情况下会选用弹簧式安全阀,弹簧压缩后形成压力作用于阀板,克服其压力便是设定压力。结构较为简单,便于进行安装施工,经济性较高,因此安全阀被大力推广于船舶系统。本文从减小管系级别与系统设置压力着手,增设安全阀来管控管路运行压力,进而减小系统管系等级。船舶轮机系统中,设置压力是上阀件、法兰和附件,需提供验证书,但设计压力为三级管系系统的管系、附件等可不用提供验证书。在达到系统使用要求的前提下,降成三级管系系统,如此一来,有助于进行系统设计,节省成本,不但是对设备系统的改进,也属于对节能减排设计的贡献。1 安全阀种类对于安全阀来讲,它属于安全泄压保护设备。在管道中的介质压力大于安全生产范围后,智能控制
3、朝外排放介质,使介质压力回到正常状态,在恢复常规数值之后,安全阀能智能闭合,避免介质再排出,对管道或者设备的稳定运行具有关键作用。安全阀瓣高度差异可以分成 2 种,对于全启式阀瓣,其开启高度的最低排放口径 0.25D0,排放比较突出,主要应用于排泄比较突出的场景;对于微启式类型,其运行高度的最低排放口径 0.105D0,排放不明显,主要推广于排量较小、压力比较可靠的场景1。按照阀体构造不同,一般包含以下这几类:对于封闭式类型,通常运用在有害物质释放中,鉴于其封闭性特点,这些物质能朝着路线到达释放位置,进而降低环境影响;对于不封闭式类型,通常运用于蒸汽、锅炉介质释放中。2 安全阀构造分类1)重锤
4、杆杠式。该类阀的运行原理:使用重锤与杠杆来对力进行平衡。调整重锤的位置,或者调整其重量,对开启压力进行优化。它的构造比较简单,易于调整,精准性不受高温限制,但该种阀体积大,密封性容易被干扰,因此通常运用于压力不高、没有震动操作的场合,如锅炉2。2)脉冲式阀。它的主要构造包括主安全阀及先导阀,压力值大于规定值,导阀先工作,借助无缝管接通,朝着导管流入主阀,通过先导阀来管控主阀开启。工作原理:在压力没有达到规定值时,通过弹簧用力,使阀芯移动和阀座紧贴,确保闭合下没有泄漏;在阀前压力大于规定值时,把阀芯朝上推移,延伸到活塞受力区域,区域变大造成上升力提高,导阀跟着运行。气体流入主阀,主阀处于运行状态
5、,活塞开到最大处,物质短时间内排放。在进行到适当程度的情况下,压力转变为正常值,通过弹簧力,阀芯向下运动,导阀不运行,主安全阀也将不运行。值得一提的是,若物质密度比较高,可能出现堵塞时,要在入口前安装爆破片设备,避免干扰作业。3 安全阀的安装设置1)管道上的安装。对于安装在管道上的安全阀,应该是竖向安装,同时和管道的距离要科学。换热器施 工 安 全水上安全 2023 年 第 7 期174等位置的安全阀,在其闭合时,容易发生因为膨胀而造成介质压力变大的情况,此情况下更适合横向安装安全阀。2)因为安全阀的重要性,所以在安装期间,要选取安装在便于检修和调整的位置,附近要保留一定的作业空间3。比如,N
6、D80 之下的安全阀,应该安装于外侧;DN100 之上的安全阀,应该安装于平台外,便于通过平台对安全阀开展维检。3)布设于管道上的安全阀。应该安装于介质状态比较稳定的管段位置,要防止安装于管道死端,这一位置可能发生固体物堆积。可能造成安全阀在运用中出现故障。4)针对不封闭式安全阀,当朝外排放介质时,排管口要高出操作平台,不应朝向设备。因为蒸汽由阀释放时,能形成作用力,属于一种反作用力。出口管道位置,开展布设主阀时,加以重视作用力,出口管位置布设支架。针对封闭式阀,当对其进行安装操作时,排放口也要高出操作平台。5)安全阀出口管的设置,要确保其背压低于规定值。针对弹簧式安全阀,其背压通常低于阀定压
7、的1/10;对于波纹管安全阀,其背压通常低于阀定压的3/10;针对脉冲式类型,其背压通常低于 1/2。其精准数值能够根据样本,利用有关公式获得。6)泄压系统所用的排放管,不宜形成积液,当对安全阀进行安装时,高度要超过泄压系统。若作业环境不能满足这一项要求,需要接入总管时,可选择容易操作区域,布设放液阀,或者布设储罐,以定期或者不定期的形式,把介质排到密闭系统中,避免管道中产生积液。若作业环境温度较低,应该利用蒸汽伴热避免出现冻结情况。4 管子等级划分和管系设计压力1)管子等级分类。按照规范要求,根据管子设置压力与温度,能将管系分成多个级别,从船舶系统来看,经常使用二级管与三级管,管子分类举例:
8、首先,蒸汽用管:设置压力低于 0.7MPa,设置温度低于 170,此时管子是三级管,任一条件超出,均需转变成二级管。其次,滑油用管:设置压力低于0.7MPa,设置温度低于 60,此时管子是三级管,任一条件超出,均要升级成二级管4。2)管系设计压力。主要指管系允许的最大运行压力,需超过阀的最大设定压力。过热器出口引出的压力,选取阀的最大调整压力。管路的设置压力,选取阀最大设置压力;离心泵的设置压力,选取性能曲线上的最大压力,其他场合的设置压力根据另行规定。5 船舶轮机系统设计中安全阀的运用在生产中,一旦出现因为操作不合理或者设备失灵将造成管道中介质压力偏大时容易造成管道受损,有时还会发生人员伤亡
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