淺析安全閥入口處設(shè)置截?cái)嚅y的規(guī)定與對(duì)策

郭善剛，馬靜，李永清

（1.北京航天動(dòng)力研究所，北京 100176；2.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100000）

安全閥是壓力容器、壓力管道、鍋爐等承壓設(shè)備的主要安全附件，被稱(chēng)為超壓保護(hù)的最后一道防線(xiàn)。出于對(duì)安全閥定期校驗(yàn)、檢修、備份的考慮或某些特殊工況的要求，許多情況下，工程設(shè)計(jì)單位及安全閥用戶(hù)希望在安全閥與被其保護(hù)承壓設(shè)備之間設(shè)置截?cái)嚅y（又稱(chēng)根部閥），當(dāng)需要將安全閥從承壓設(shè)備上卸下時(shí)，可將截?cái)嚅y關(guān)閉后將安全閥離線(xiàn)。然而，何種情況下可設(shè)置截?cái)嚅y以及如何設(shè)置截?cái)嚅y，何種情況下不允許設(shè)置截?cái)嚅y，在不同承壓設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中有不同的規(guī)定，致使從業(yè)者難以完整準(zhǔn)確地理解和執(zhí)行。針對(duì)該問(wèn)題，本文系統(tǒng)地梳理了特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范、安全閥及承壓設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定，提出了相應(yīng)的解決方案。

1 特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范及其相關(guān)規(guī)定

1.1 特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范

特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范，是指國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局（原質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局）依據(jù)《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》所制定并且頒布的技術(shù)規(guī)范，包括特種設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、使用和檢驗(yàn)、檢測(cè)等活動(dòng)的強(qiáng)制性基本安全要求、技術(shù)和管理措施等內(nèi)容，是特種設(shè)備法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系的重要組成部分。因此，特種設(shè)備的生產(chǎn)、使用首先要遵循安全技術(shù)規(guī)范。安全閥的安全技術(shù)規(guī)范為《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG ZF001-2006）。鍋爐相關(guān)的安全技術(shù)規(guī)范為《鍋爐安全技術(shù)規(guī)程》（TSG 11-2020）。壓力容器相關(guān)的安全技術(shù)規(guī)范包括《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG 21-2016）、《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG R0005-2011）。壓力管道相關(guān)的安全技術(shù)規(guī)范為《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程——工業(yè)管道》（TSG D0001-2009）。

1.2 特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范的規(guī)定

（1）安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程?！栋踩y安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》是專(zhuān)門(mén)針對(duì)安全閥制定的安全技術(shù)規(guī)范，規(guī)定了安全閥的材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、安裝、使用、校驗(yàn)和維修等。規(guī)程規(guī)定，安全閥的進(jìn)出口管道一般不允許設(shè)置截?cái)嚅y，必須設(shè)置時(shí)，需要加鉛封并且保證將截?cái)嚅y鎖定在全開(kāi)狀態(tài)，截?cái)嚅y的壓力等級(jí)應(yīng)與安全閥的壓力等級(jí)一致，截?cái)嚅y的公稱(chēng)通徑不得小于安全閥的公稱(chēng)通徑。

（2）鍋爐安全技術(shù)規(guī)程?！跺仩t安全技術(shù)規(guī)程》（TSG 11-2020）是為了保障鍋爐安全運(yùn)行，預(yù)防和減少事故而制定的安全技術(shù)規(guī)范，適用于國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局公布的《特種設(shè)備目錄》范圍內(nèi)的蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、有機(jī)熱載體鍋爐。規(guī)程規(guī)定，在安全閥和鍋筒之間或者安全閥與集箱之間不應(yīng)當(dāng)裝設(shè)閥門(mén)和取用介質(zhì)的管路。因此，對(duì)于隸屬于《特種設(shè)備目錄》范圍內(nèi)的鍋爐系統(tǒng)，安全閥與鍋筒、過(guò)熱器、再熱器、鍋爐內(nèi)管道之間均不允許設(shè)置截?cái)嚅y。

（3）壓力容器安全技術(shù)規(guī)范?！豆潭ㄊ綁毫θ萜靼踩夹g(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG 21-2016）規(guī)定，超壓泄放裝置與壓力容器之間一般不宜安裝截?cái)嚅y，對(duì)于盛裝毒性危害程度為極度、高度、中度危害介質(zhì)，易爆介質(zhì)，腐蝕、黏性介質(zhì)或者貴重介質(zhì)的壓力容器，為便于安全閥的清洗與更換，經(jīng)使用單位安全管理負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，并且制定可靠的防范措施，方可在超壓泄放裝置與壓力容器之間安裝截?cái)嚅y，在正常運(yùn)行期間，截?cái)嚅y必須加鉛封或鎖定以保證全開(kāi)，截?cái)嚅y的結(jié)構(gòu)和通徑不得妨礙超壓泄放裝置的正常泄放?！兑苿?dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG R0005-2011）的規(guī)定與之一致。

（4）壓力管道安全技術(shù)規(guī)范。《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程——工業(yè)管道》（TSG D0001-2009）規(guī)定，管道與安全閥（爆破片）之間一般不宜設(shè)置截?cái)嚅y。管道與安全閥之間的連接管和關(guān)鍵的孔徑，其截面積不得小于安全閥的進(jìn)口截面積，其接管應(yīng)短而直，安全閥入口管道的壓力降小于安全閥整定壓力的3%。

通過(guò)分析安全技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，可見(jiàn)，鍋爐設(shè)備與安全閥之間不得設(shè)置截?cái)嚅y。壓力容器、壓力管道與安全閥之間不宜設(shè)置截?cái)嚅y，如需設(shè)置須滿(mǎn)足若干條件。

2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定

2.1 安全閥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

《承壓設(shè)備安全泄放裝置選用與安裝》（GB/T 37816-2019）規(guī)定安全閥的選用與安裝應(yīng)符合相應(yīng)安全技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，其關(guān)于截?cái)嚅y設(shè)置的具體要求與《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》一致?！妒I(yè)用壓力釋放閥的尺寸確定、選型和安裝 第2 部分：安裝》（GB/T 24921.2-2010）的規(guī)定可以總結(jié)為：（1）在安全閥進(jìn)出口管道上安裝截?cái)嚅y應(yīng)不違背國(guó)家的法律或規(guī)范要求；（2）對(duì)于安裝截?cái)嚅y后的潛在危險(xiǎn)，必須有適當(dāng)?shù)目刂拼胧?，如用?hù)應(yīng)定期檢查截?cái)嚅y的啟閉狀態(tài)及鎖定或鉛封的狀態(tài)，確保承壓設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)截?cái)嚅y處于全開(kāi)的鎖定狀態(tài)；（3）應(yīng)確保承壓設(shè)備與安全閥間的管件、截?cái)嚅y等造成的壓力損失不超過(guò)安全閥整定壓力的3%；（4）截?cái)嚅y應(yīng)正確選擇和使用，應(yīng)有閥門(mén)鎖定裝置以確保不危及系統(tǒng)的安全。截?cái)嚅y應(yīng)為全通徑閥門(mén)，通徑最小流道面積不得小于安全閥入口截面積?？蛇x用閘閥、球閥等閥門(mén)產(chǎn)品，其壓力等級(jí)應(yīng)與安全閥一致；（5）在截?cái)嚅y和安全閥之間應(yīng)設(shè)置泄放閥，以便操作時(shí)泄放之間的工作介質(zhì)。

2.2 壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

《壓力容器 第1 部分：通用要求》（GB/T 150.1-2011）規(guī)定容器與泄放裝置之間一般不宜設(shè)置中間截?cái)嚅y。對(duì)于連續(xù)操作的容器，可在容器與泄放裝置之間設(shè)置截?cái)嚅y專(zhuān)供檢修用。容器在正常工作期間，截?cái)嚅y應(yīng)處于全開(kāi)的位置并鉛封。

3 如何設(shè)置截?cái)嚅y

3.1 設(shè)置截?cái)嚅y應(yīng)考慮的因素

對(duì)于確需在壓力容器、壓力管道與安全閥之間安裝截?cái)嚅y的情況，須滿(mǎn)足以下要求。

（1）確保在承壓設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)截?cái)嚅y處于全開(kāi)狀態(tài)，以免安全閥被隔離在壓力系統(tǒng)之外，導(dǎo)致其失去超壓保護(hù)的作用。為保證這一點(diǎn)，應(yīng)選用具有全啟鎖定或鉛封功能的截?cái)嚅y，在日常操作中，應(yīng)定期檢查并記錄截?cái)嚅y的狀態(tài)。

（2）確保安全閥與承壓設(shè)備間的截?cái)嚅y、管件等造成的壓力損失不超過(guò)安全閥整定壓力的3%，使安全閥能完全實(shí)現(xiàn)超壓泄放的作用，避免排放時(shí)發(fā)生頻跳、顫振等問(wèn)題，導(dǎo)致排放不暢或安全閥故障。因此，應(yīng)充分考慮壓力損失，截?cái)嚅y須選用球閥、閘閥等全通徑閥門(mén)，其公稱(chēng)通徑不得小于安全閥公稱(chēng)通徑，其最小流道面積不得小于安全閥入口截面積。

（3）安全閥與截?cái)嚅y之間應(yīng)設(shè)置泄零閥，以便在拆除安全閥之前泄放出二者之間的工藝介質(zhì)，泄放閥出口應(yīng)根據(jù)介質(zhì)情況排向安全處，確保操作安全。

3.2 設(shè)置截?cái)嚅y技術(shù)方案

承壓設(shè)備安裝單一安全閥時(shí)，典型的截?cái)嚅y設(shè)置方案如圖1 所示，由安全閥、帶鉛封或開(kāi)啟鎖定裝置的截?cái)嚅y、泄零閥、管路附件等組成。當(dāng)需要離線(xiàn)檢修或校驗(yàn)安全閥時(shí)，將入口處截?cái)嚅y關(guān)閉，即可將安全閥從承壓設(shè)備上拆除進(jìn)行檢修或校驗(yàn)。

圖1 無(wú)在線(xiàn)備份安全閥進(jìn)出口截?cái)嚅y的典型安裝示意

由于需設(shè)置截?cái)嚅y的往往是有毒、易燃、易爆、黏性、貴重介質(zhì)或需要長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合，許多情況下會(huì)同時(shí)設(shè)置在線(xiàn)備份安全閥。在線(xiàn)備份是指在同一工位上設(shè)置的安全閥數(shù)量大于所需數(shù)量，多余的安全閥稱(chēng)為在線(xiàn)備份安全閥，通常采用1 主1備方式。備份安全閥通常與系統(tǒng)壓力隔離，僅在需要時(shí)才投入使用。在實(shí)際操作中，通過(guò)交錯(cuò)安排在用安全閥和備份安全閥的檢修和校驗(yàn)周期，即可保持承壓設(shè)備上始終有至少1 臺(tái)安全閥有效。對(duì)于有備份安全閥的，除可并列采用圖1所示方案外，還可用滿(mǎn)足要求的三通截?cái)嚅y方案（圖2）或三通切換閥方案（圖3）。

三通切換閥專(zhuān)門(mén)為充分發(fā)揮安全閥的作用而設(shè)計(jì)，與三通截?cái)嚅y相比，具有壓力損失小、可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)切換、可避免誤操作的優(yōu)點(diǎn)，其被設(shè)計(jì)為閥芯在任何位置時(shí)至少有1 臺(tái)安全閥介入系統(tǒng)壓力，因此可從根本上解決正常運(yùn)行中的誤關(guān)閉問(wèn)題。三通切換閥一般由安全閥企業(yè)配套提供，按照結(jié)構(gòu)可以為分為截止型（圖4）、旋轉(zhuǎn)型（圖5）、球型（圖6）三類(lèi)。該方案總體結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時(shí)由于避免了直角彎頭和管路附件，使得壓力損失進(jìn)一步降低。

1.承壓設(shè)備 2.安全閥3.出口管道 4.連接管路5.三通截?cái)嚅y 6.泄零閥

圖5 旋轉(zhuǎn)型三通切換閥

圖4 截止型三通切換閥

圖6 球型三通切換閥

4 結(jié)語(yǔ)

鍋爐系統(tǒng)承壓設(shè)備與安全閥間不允許設(shè)置截?cái)嚅y。

壓力容器、壓力管道與安全閥之間一般不宜設(shè)置安全閥，確需設(shè)置的，須在工程設(shè)計(jì)或改造時(shí)考慮避免誤操作導(dǎo)致安全閥被意外隔離、安全閥充分發(fā)揮作用、避免造成安全閥故障、操作安全性等因素，在工藝設(shè)計(jì)、截?cái)嚅y選型、管理與維護(hù)方面考慮全面，確保安全生產(chǎn)。

對(duì)于須設(shè)置截?cái)嚅y的特殊場(chǎng)合，建議采取安全閥在線(xiàn)備份措施，確保始終有安全閥發(fā)揮超壓保護(hù)的作用，使生產(chǎn)裝置能夠長(zhǎng)周期連續(xù)、安全地運(yùn)行。