先导式安全阀工作原理分析及维修策略探讨

先导式安全阀工作原理分析及维修策略探讨

王晟璞

中国石油乌鲁木齐石化公司设备检验检测中心  830019

摘要：针对某炼油厂先导式安全阀离线维修校验时无法正常校验，且起跳后不能回座的实例，从先导式安全阀的基本结构、工作原理及维修方法，对该先导式安全阀无法正常校验进行分析，并提出了相应的操作维修建议和故障处理措施。

关键词：先导式安全阀；工作原理；维修方法；故障处理措施

先导式安全阀是常用安全阀的主要类型，主要由主阀和导阀两部分组成，导阀操作主阀的开启和关闭。安全阀在现场使用过程中一旦出现问题，就必须要求及时发现、及时处理，否则浪费能源，甚至发生安全事故[1]。

1、先导式安全阀工作原理

1.1先导式安全阀的结构

先导式安全阀由主阀和导阀组成，导阀受系统压力，通过导阀动作控制主阀的开启和关闭，导阀是一个直接作用式安全阀。

1.2先导式安全阀的工作原理

当被保护系统处于正常运行状况时。导阀阀腔内的滑阀处于开启状态，系统压力从主阀进口通过下导管、导阀阀腔和上导管传入主阀阀瓣（活塞）上方气室，此时上方气室气体压力等同于主阀进口的系统压力。导阀密封面处于密封状态，确保主阀上方气室的气体无法从导阀泄放口排出。由于活塞面积大于阀瓣密封面面积，系统压力对主阀瓣产生一个向下的合力，使主阀处于关闭、密封状态。

当系统压力升高达到整定压力时，气体在导阀密封面处向上顶起导阀的阀芯，使密封面处于开启状态，同时导阀阀腔内的滑阀向上移动，封闭导阀阀腔的过气通道。主阀阀瓣上方气室的介质经由打开的导阀密封面排出，使主阀阀瓣上方压力降低。主阀阀瓣在进口压力的推动下打开而使系统卸压。

当系统压力降低到一定值时，导阀阀芯在弹簧的作用下向下回座，导阀密封面关闭，导阀阀腔的滑阀打开，阀腔畅通，系统压力再次通过导阀阀腔传入主阀阀瓣上方气室，并推动主阀阀瓣关闭。

其正常运行工作原理：（气体进入阀瓣底部及气室，双向的压力同时作用阀瓣，使主阀阀瓣自重落到底部，安全阀处于关闭、密封状态）。

其超压时工作原理：（系统压力大于整定压力调节，执行器的滑阀被系统压力推动向上移动，通过导阀排出口将气室的气排出，主阀阀瓣通过进口压力向上移动、泄压）。

2、先导式安全阀维修方法

根据《安全阀安全技术监察规程》的规定，安全阀应定期校验，一般每年至少一次[2]。导阀的检查、试验、维修和定压可与主阀分开处理。由于存在不同类型的导阀，具体要求应咨询和遵从阀门生产厂对阀门检查、维修和试验的意见。

先导式安全阀的常规维护程序包括解体、检查、维修和调试等。

2.1解体

先拆卸连接导阀和主阀的接管将阀门分解成导阀和主阀，然后再各自分解导阀和主阀。阀门的各个零件要准确的做上记号，而且每台阀门的零件要分开摆放。

离线后的主阀气室内可能存在一定的介质及压力，拆解过程中需要注意介质毒害及压力泄放可能带来的风险。先导式安全阀建议在校验周期内更换所有非金属密封件，所以可以不进行定压，直接拆解。在拆解的时候需要注意：最好记录一下导阀底部调节钉的位置高低，以保

证相应的动作性能。

2.2检查

阀门拆解后要认真检查各部件的磨损和腐蚀情况。要检查阀座和阀瓣的密封面，看其损伤情况是否会导致阀门泄漏。还要检查弹簧是否存在裂纹和变形。由于先导式安全阀的特殊结构在检查过程中还需考虑非耐用品 (O形圈，膜片、垫片）的损坏情况，导阀组件和外部管线的堵塞情况，沉积在主阀圆顶腔的物质情况，所有管路配件的泄漏情况及压力感应装置及其定位情况。

2.3维修

维修时特别需要注意的两个部位：

①导阀密封（金属侧），如果阀轴部位出现了明显的损伤，建议直接更换新的阀轴。

②主阀密封金属侧：对于主阀密封的金属一侧，如果出现损伤无论是平面还是下面的尖面均可以通过车削的方式进行修复。另外需要注意：在加工过程需要保证密封面在轴线方向的垂直度，垂直度存在较大偏差将无法密封。

更换所有非金属密封件，对于O型圈最好使用原厂配件，尺寸和材料都有保障。O型圈的材料种类非常多、性能差别也非常大，使用不当将带来很大的风险。因为O型圈在使用过程中可能会出现鼓胀，通过直接测量进行自配存在不合理尺寸选择的问题，可能直接导致无法密封或动作。

在维修该车间先导式安全阀无法正常校验就是使用了直接测量尺寸自配的O型圈，导致导阀无法动作。

对于主阀密封，不同厂家所使用的主阀结构各有不同，对主阀密封的维修也各不相同。对使用O型圈的结构可以直接更换O型圈。对使用一次性塑料密封的结构，可以对整个密封面进行车削（如果密封效果好的话可以不动），但需要注意车削的量，保证密封材料有足够的变形能力（防止把塑料的部分全部车光）。

在维修过程中也需要注意一些细节：

①导阀中阀体内有大量的气孔通道，在拆解过程中需要对内孔进行清洗和吹扫，以防止气体联通通路发生堵塞。

②导阀出口一般直接与主阀出口相连，可以单独对导阀、主阀分别进行泄漏检测，也可以分别进行检测。

③在导阀内部会使用1-2个弹簧，该两个弹簧直接与介质进行接触，极易出现腐蚀。所以在检维修过程需要对该两个弹簧进行清洗检查，如果发现弹簧出现明显的腐蚀损伤则需要对该两个弹簧进行更换，并提醒

使用单位考虑更换弹簧材料。

④先导阀在更换O型圈过程中最好使用专用的O型圈提取工具进行O型圈取出（该类工具一般为非金属材料的小钩子，O型圈厂家一般都可以提供），如果直接使用金属尖锐物体取出O型圈极易造成O型圈损伤，无法保证密封。

2.4调试

先导阀的校验和弹簧式安全阀校验基本一样，在常规的安全阀定压台就能够完成整定校验，整定压力的调整通过调整调节螺钉完成。

整定调节完成后最理想的状况是导阀在整定点位置动作，主阀开启，动作过后导阀、主阀均无泄漏，且该过程重复3次以上，整定偏差满足要求。这样的阀校验就基本结束了。

这里需要提一下，校验时不对导阀泄漏进行检验实际是不对的，可以将导阀出口的排气管拆除，用浸湿的纸张贴在排气口或在排气口喷肥皂泡对导阀泄漏进行检验。

3、故障处理措施

异常1：导阀或主阀存在泄漏（能够建立压力、能够完成整定）

解决方案：将导阀或主阀进行拆解，检查是否在密封面位置有异物或密封面出现损伤。（如果密封压力在整定点93%以上，导阀密封无法通过，建议直接返厂）

异常2：导阀正常动作一声、主阀无明显动作；继续升高压力导阀不动作，主阀动作。

解决方案：该现象可能因为调节螺钉位置过于靠下造成的，导阀动作后滑阀向上运动，隔断气室与主阀入口之间的联通关系，继续升高入口压力对导阀无作用。在气室压力不变的情况下持续升高入口压力，主阀会动作，但导阀无动作。

异常3：导阀正常动作，升高压力导阀排放增大，但主阀不动作。

解决方案：该现象可能是调节钉位置过于靠上造成的，导阀即使全开，滑阀也无法将主阀入口与气室之间建立隔离，导阀变为流动型导阀。导阀动作不足以排出气室内压力，主阀不动作。

4、结语

大多数先导式安全阀的主阀及导阀采用了非金属元件，因此操作温度和介质相容性会限制其使用性能。为确保安全阀始终处于良好工作状态，就要结合其整体状况，对其中存在的缺陷进行系统全面的修理，恢复其工作能力。同时，还要结合安全阀工作情况，对其进行定期校验，确保其能够满足承压特种设备安全运行需求。

参考文献

［1］王明礼.先导式安全阀的故障判断和处理［J］安全技术,2009.9(1):25-26.

［2］TSG ZF001－2006，安全阀安全技术监察规程．