先導(dǎo)式安全閥工作原理

先導(dǎo)式安全閥是由一個(gè)主閥（安全閥）和一個(gè)先導(dǎo)閥（直接作用式安全閥）組成，主閥是真正的安全閥，而先導(dǎo)閥是用來(lái)感受受壓系統(tǒng)的壓力并使主閥開(kāi)啟和關(guān)閉 
    要保證先導(dǎo)式安全閥的密封性能和其他各項(xiàng)性能指標(biāo)，不但對(duì)主閥的閥座密封面和閥瓣密封面的平整度和表面粗糙度有嚴(yán)格的要求。而且對(duì)先導(dǎo)閥的閥座密封面和閥瓣密封面的平整度和和粗糙度有嚴(yán)格的要求,同時(shí)對(duì)壓縮彈簧的幾何尺寸、材料、熱處理也有嚴(yán)格的要求。這樣才能滿足密封比壓的要求。    
    要保持主閥的關(guān)閉力，以及操縱主閥和先導(dǎo)閥，能量可能來(lái)自系統(tǒng)介質(zhì)、一個(gè)外部的能源，或者來(lái)自這兩者。當(dāng)系統(tǒng)壓力開(kāi)始超過(guò)一個(gè)整定的極限值時(shí)，先導(dǎo)閥或者通過(guò)除去或減少關(guān)閉力而讓系統(tǒng)介質(zhì)迫使主閥開(kāi)啟；或者產(chǎn)生一個(gè)力來(lái)使主閥開(kāi)啟。當(dāng)系統(tǒng)壓力降低以后，先導(dǎo)閥再重新產(chǎn)生關(guān)閉力，或者將開(kāi)啟力消除。按照這樣的開(kāi)啟和關(guān)閉模式，能夠在安全閥開(kāi)啟之前保持一個(gè)大的關(guān)閉力。因此，先導(dǎo)式安全閥甚至在運(yùn)行壓力接近整定壓力的情況下也能保持高度的密封性能。  
    先導(dǎo)式安全閥在即將開(kāi)啟之前關(guān)閉力的大小可能是不受限制的，但對(duì)于某些結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)式安全閥也可能是通過(guò)選擇加以限制的。所謂關(guān)閉力是有限的，指的是一旦先導(dǎo)閥失效時(shí)，系統(tǒng)壓力能夠在允許的超過(guò)壓力范圍內(nèi)使主閥開(kāi)啟。對(duì)于關(guān)閉力有限的先導(dǎo)式安全閥，其安裝要求通常不像具有無(wú)限關(guān)閉力的先導(dǎo)式安全閥那樣嚴(yán)格。
    操作介質(zhì)的獲得，從容易得到的觀點(diǎn)出發(fā)，zui可靠的莫過(guò)于系統(tǒng)介質(zhì)本身了。但是，先導(dǎo)閥卻必須設(shè)計(jì)成能適應(yīng)于處在操作條件下的該種介質(zhì)。
    而另一方面，在使用系統(tǒng)介質(zhì)本身有困難的場(chǎng)合，選擇外部操作介質(zhì)則可能簡(jiǎn)化先導(dǎo)式安全閥的設(shè)計(jì)。這樣的操作介質(zhì)通常有壓縮空氣、液體，也可以采用電能操作。
    主閥操作原理：主閥可以設(shè)計(jì)成隨其先導(dǎo)閥被供給能量或失去能量而開(kāi)啟的兩種形式。若采用供能開(kāi)啟原理。當(dāng)萬(wàn)一發(fā)生事故使先導(dǎo)閥失去能量時(shí)，將使主閥保持關(guān)閉。因此，在這種場(chǎng)合采用系統(tǒng)介質(zhì)作為操作介質(zhì)是zui安全的。不過(guò)，某些規(guī)范也允許采用外部操作介質(zhì)，只要這些操作介質(zhì)系由幾個(gè)獨(dú)立的能源供給，或者只要先導(dǎo)式安全閥載荷是有限的。若采用失能開(kāi)啟原理，依先導(dǎo)式安全閥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同，先導(dǎo)閥失能將使主閥在低于或等于整定壓力時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟。于是，在這種情況下，主閥的失效保護(hù)操作將不受操作介質(zhì)的影響。    
    先導(dǎo)閥的操作原理：先導(dǎo)閥可以設(shè)計(jì)成隨著它被供給能量或失去能量而使主閥開(kāi)啟（排放）的兩種形式。若采用供能釋放原理，當(dāng)萬(wàn)一發(fā)生事故而失去能量時(shí)，將使主閥保持關(guān)閉。因此，在這種場(chǎng)合使用的先導(dǎo)式安全閥采用系統(tǒng)介質(zhì)作為操作介質(zhì)是zui安全的。不過(guò)，某些規(guī)范也允許采用外部操作介質(zhì)，只要這些操作介質(zhì)系由幾個(gè)獨(dú)立的能源供給，或者只要先導(dǎo)式安全閥的載荷是有限的。若采用失能釋放原理，失能將使主閥開(kāi)啟。于是在這種情況下，先導(dǎo)閥的失效保護(hù)操作將不受操作介質(zhì)的影響。
    1．由系統(tǒng)介質(zhì)操作的主閥  按照主閥的不同操作原理，允許有若干種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖3-306  圖3-309所示的先導(dǎo)式安全閥為典型的代表性結(jié)構(gòu)。前兩種先導(dǎo)式安全閥系按照失能開(kāi)啟原理操作，而后兩種先導(dǎo)式安全閥系按照供能開(kāi)啟原理操作。
    這些先導(dǎo)式安全閥的關(guān)閉力是以3種方法提供的：其一，由直接作用在閥瓣上的介質(zhì)壓力提供，；其二，由彈簧提供；其三，由作用在先導(dǎo)閥活塞上的介質(zhì)壓力提供。這后一類(lèi)先導(dǎo)式安全閥的先導(dǎo)閥活塞必須配有有效的密封圈，能夠在先導(dǎo)式安全閥關(guān)閉時(shí)的zui大管線壓力下保持密封。
    先導(dǎo)式安全閥按失能開(kāi)啟原理操作，其活塞必須在安全閥關(guān)閉時(shí)的系統(tǒng)zui大介質(zhì)壓力下保持密封。
    2．由外部介質(zhì)操縱的主閥 ，彈簧加載主目的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由外部介質(zhì)供給能源的。主要有壓縮空氣或者電能.
    先導(dǎo)式安全閥按失能開(kāi)啟原理操縱。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由一個(gè)氣動(dòng)馬達(dá)組成，在正常運(yùn)行條件下，氣動(dòng)馬達(dá)對(duì)閥桿施加一個(gè)向下的推力，同彈簧一起使安全閥保持關(guān)閉，并達(dá)到密封。當(dāng)運(yùn)行壓力達(dá)到整定壓力時(shí)，氣動(dòng)馬達(dá)則產(chǎn)生一個(gè)提升力，并同作用在閥瓣下方的介質(zhì)壓力一道使安全閥開(kāi)啟。一旦氣動(dòng)馬達(dá)能源斷絕時(shí)，安全閥將如同一個(gè)直接作用式安全閥那樣開(kāi)啟。
    先導(dǎo)式安全閥同樣是按失能開(kāi)啟原理操作。在正常運(yùn)行壓力下，電磁鐵通電施力于閥桿并同主彈簧一起使安全閥保持關(guān)閉，并達(dá)到密封。當(dāng)運(yùn)行壓力達(dá)到整定壓力時(shí)，電磁鐵失電，先導(dǎo)式安全閥像直接作用式安全閥一樣開(kāi)啟。
    先導(dǎo)式安全閥按供能開(kāi)啟原理操作。在這種場(chǎng)合，先導(dǎo)式安全閥的關(guān)閉力僅由彈簧提供。并保持密封。當(dāng)運(yùn)行壓力達(dá)到整定壓力時(shí)，由空氣操縱的提升馬達(dá)被供能。由此產(chǎn)生的提升力正好使由彈簧產(chǎn)生的關(guān)閉力減小到使作用在閥瓣下方的介質(zhì)力能將安全閥開(kāi)啟的程度。這種先導(dǎo)式安全閥是這樣設(shè)計(jì)的，即當(dāng)提升馬達(dá)失效時(shí)，介質(zhì)壓力仍然可以在允許超壓的范圍內(nèi)使閥門(mén)開(kāi)啟。
    3．具有安全和控制雙重功能的主閥  安全閥的功能還可以同控制閥的功能結(jié)合起采，用于蒸汽發(fā)電設(shè)備的高壓旁路安全閥就是一例。其主閥配備一個(gè)液壓為動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，按失能開(kāi)啟原理操作。與此同時(shí)，位于液壓控制管線上的先導(dǎo)閥則以失能釋放原理操作。
    安全閥的典型安裝方式。當(dāng)發(fā)電設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，安全閥作為一個(gè)自動(dòng)高壓旁通閥工作，向再熱系統(tǒng)供汽。再熱系統(tǒng)則通過(guò)一個(gè)低壓旁通閥同冷凝器連接，并由一個(gè)直接向大氣排放的單獨(dú)安全閥來(lái)保護(hù)。如果由于汽輪機(jī)卸載而使高壓系統(tǒng)中的壓力突然升高時(shí)，安全先導(dǎo)閥使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)失能。于是，蒸汽壓力在一個(gè)對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)活塞作開(kāi)啟方向作用的彈簧的幫助下使主閥迅速開(kāi)啟。