淺談熱水采暖系統中安全閥的應用

【摘要】 安全閥是一種非常重要的保護用閥門，在熱水采暖系統中應用廣泛，本文提出了熱水供暖系統中安全閥選型計算的確定。當熱水供暖系統散熱器內壓力達到散熱器承壓極限時，安全閥開啟，據此定安全閥開啟壓力最大值。

【關鍵詞】 熱水供暖系統；安全閥選型；定壓

安全閥是一種非常重要的保護用閥門，廣泛地用在各種壓力容器和管道系統上，當受壓系統中的壓力超過規定值時，它能自動打開，把過剩的介質排放到大氣中去，以保證壓力容器和管道系統安全運行，防止事故的發生，而當系統內壓力回降到工作壓力或略低于工作壓力時又能自動關閉。安全閥工作的可靠與否直接關系到設備及人身的安全，所以必須給予重視。

補水泵加安全閥是熱水采暖系統的一種定壓方式。下面討論熱水鍋爐安全閥內徑計算和熱水鍋爐供暖系統中安全閥開啟壓力的確定方法。

一、安全閥內徑計算

根據《熱水鍋爐安全技術監察規程》規定，安全閥內徑計算公式為：

n.d.h=3.6×106Q/10.2C.P(I-Ij)

式中：

d----安全閥內徑，cm;

Q----鍋爐額定供熱量，mw;

h----安全閥提升高度，cm；

C----經驗系數制造廠提供，或按以下選?。?/p>

h/d≤1/20 時c=135微啟式

h/d≥1/20時 c=97 微啟式

h/d≥1/4時c=70 全啟式

n---安全閥個數；

p---安全閥全開時，鍋爐允許的最大絕對壓力（Mpa）;

I----鍋爐最大允許壓力下的飽和蒸汽焓（kj/kg）;

Ij---為進入鍋爐的水焓。

低溫熱水鍋爐安全閥不能選用全啟式，這是因為其介質不像蒸氣那樣，有泄壓后的再一次膨脹對閥芯具有第二次推動力，使閥芯再抬高。所以即使選取了全啟式安全閥，低溫熱水鍋爐上也只能作微啟式的使用。

二、安全閥開啟壓力的確定

1、安全閥裝于循環水泵入口的定壓方式見圖1

以用戶B為例，列出用戶B入口供水干管R點至安全閥安裝點A點間的伯努力利方程式得：

pr+pu2r/2+zrpg=pa+pu2a/2+zapg+△ph（1）

式中：Pr，pa---R點、安全閥安裝點A點的壓力，Pa;

P—水的密度，kg/m3 ;

Ur，ua---R點，A點水流速度，m/s;

Zr，Za---R點，A點位置水頭，m/s

ph----R點至A點間的管路阻力，Pa.

列出R點至B用戶內安裝位置最低的散熱器底部的伯努利方程式得：

Pr+pu2r/2+zrpg=ps+pu2s/2+zspg+△ps (2)

式中：ps-----用戶B內安裝位置最低的散熱器底部壓力，pa;

ur------安裝位置最低的散熱器底部水流速度，m/s;

zs---------安裝位置最低的散熱器底部位置水壓頭，m;

△ps-----R點至用戶B內安裝位置最低的散熱器底部的管路阻力損失，Pa.

由于（1），（2）得

pa=ps+p(u2s-u2a)/2+(zs-za)pg+(△ps-△ph)

當管網性質及水泵流量一定時，us，ua，zs，za，△ps，△ph均是常數，此時A點的壓力pa與散熱器內壓力△ps存在著線性關系，因而可根據散熱器的最大承壓來確定安全閥開啟壓力。由于△ps＜△ph，為簡化計算，△ps可忽略不計。設安全閥開啟壓力為△pak (pa)，散熱器最大承壓為psmax(單位為Pa)，則有

pak=psmax+p(u2s-u2a)/2+(zs-za)pg+△ph

2、安全閥裝于循環水泵出口

安全閥裝于循環水泵出口的定壓方式見圖2

以用戶B為例，列出安全閥安裝點A點至用戶B熱力入口供水干管R點間的伯努力方程式得：

pa+pu2a/2+zapg=pr+pu2r/2+zrpg+△pg (3)

式中：△pg——A點至R點管路阻力（包括鍋爐等設備的內部阻力），pa.

又有式（3），（2）可得

pa=ps+p(u2s-u2a)/2+(zs-za)pg+△pg

由于△pg＞△ps，可降△ps忽略不計。同理可得

pak=psmax+p(u2s-u2a)/2+(zs-za)pg+△pg

3、由于誤操作回水干管上閥門關閉的情況

當循環水泵入口除污器前后回水干管上閥門由于誤操作而關閉時，則管網內水不流動，處于靜止狀態，此時供暖系統內同一高度的各點壓力均相等，與循環水泵出口在同一高度的散熱器內壓力即等于泵出口壓力。普通鑄鐵散熱器承壓能力只有0.4MPa，而泵出口壓力往往可達0.5MPa以上，這樣便可能超壓。因此，當使用上述方法確定安全閥開啟壓力時，應避免出現回水干管上閥門關閉的誤操作。如果此誤操作難以避免，則安全閥只能裝于循環水泵出口，則開啟壓力計算方法修正為下式：

pak=psmax+(zs-za)pg

三、結語

當供暖系統中散熱器內某點壓力達到散熱器承壓極限時，安全閥開啟，此壓力作為最大壓力。散熱器的受壓情況與用戶所在平面位置和散熱器的高度有關，實際計算中應先找出位置最不利的散熱器，再計算安全閥的開啟壓力及安全閥的型號。

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