蒸汽和气体介质弹簧载荷式安全阀

图1⁃5所示为常规弹簧载荷式气体安全阀的动作原理示意。其动作基于力的平衡。当系统在正常操作条件下，安全阀进口压力低于整定压力，阀瓣在弹簧力的作用下压在阀座上处于关闭位置，阀门处于关闭（密封）状态（图1⁃5a）。

图1⁃5 常规弹簧载荷式气体安全阀的动作原理示意

a）关闭状态 b）开始开启 c）全开启

此时作用在阀瓣上的弹簧力F_s为

F_s＝pA_s＋F_seal式中，p为介质压力（MPa）；A_s为安全阀阀瓣密封面积（mm²）；F_seal为安全阀的密封载荷（N）。

阀瓣在阀座密封面上的密封载荷（压紧力）F_seal，保证了阀门在关闭状态时所需的密封性。

为了保证被保护系统的安全，安全阀的整定压力不得大于被保护系统的设计压力。在正常工作时，安全阀应处于密封状态，所以安全阀的密封试验压力应等于或高于被保护系统正常操作时的工作压力。(www.xing528.com)

当系统压力接近安全阀的整定压力时，弹簧力接近介质作用在关闭阀瓣上的力，则阀瓣与阀座之间的作用力几乎为零。此时可以听到轻微的介质流出的声音，也就是通常所说的安全阀在突跳前的前泄。即介质流过阀座表面进入蓄压室B，由于反冲盘与调节圈间节流作用的结果，蓄压室B内的压力增加（图1⁃5b），该处产生的压力通常也称为二次压力，因为这时进口压力作用在更大的面积上，产生一个通常被称为膨胀力的附加力来克服弹簧力。通过调整调节圈，便可以调节环形流道缝隙的大小，从而控制蓄压室B内的压力。这时蓄压室内被控制的压力将克服弹簧力，导致阀瓣离开阀座突跳开启。一旦安全阀开始开启，C处便会产生附加增压（图1⁃5c）。这是由于突然的流量的增加及由反冲盘裙边的内沿与调节圈外径所围成的另一个环形流道上的节流所造成的。C处的附加力会导致阀瓣在开启后迅速达到预定的开启高度。

介质流量始终被阀座与阀瓣间的开度限制着，直到阀瓣的开启高度接近1／4流道直径（喉径）。这时流量便由阀座喉部流道面积控制而不是阀座与阀瓣之间的帘面积了。阀座流道直径（喉径）以d表示，阀瓣全开启高度以h表示，则流道面积为πd²／4。

当安全阀进口压力降到弹簧力足以克服A、B、C三处力之和时，阀门关闭。此时的压力就是回座压力。整定压力与回座压力之差称为启闭压差。

图1⁃6所示为阀瓣从整定压力（图中A点）经历超压阶段到达最高排放压力（B点），经历启闭压差阶段回到关闭位置（C点）的全部行程。

图1⁃6 安全阀阀瓣开启高度与被保护系统压力间的典型关系