CN105066101B - 适用于船用增压锅炉的安全保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出适用于船用增压锅炉的安全保护系统。本安全阀系统在船用增压锅炉的上锅筒和过热器上集箱上各布置一个带先导阀的主安全阀，两个主安全阀由安装在锅筒上的一个双体式控制安全阀控制，控制安全阀连接一个连杆装置至炉前操作端，实现远端手动开启。本发明具有如下有益效果：主安全阀的最大优点是压力越高，关闭密封性越好，不易泄漏，实现了减小汽水损失，锅筒和过热器上集箱的双安全阀布置，两个主安全阀启跳压力不同，一个安全阀启跳即可实现降低压力的效果，避免同时启跳造成锅炉大量的汽水损失，主安全阀可在保证锅炉安全的前提下尽量提高回座压力，实现了减少锅炉汽水损失。

Description

适用于船用增压锅炉的安全保护系统

技术领域：

本发明涉及舰船锅炉技术领域，具体地说是适用于船用增压锅炉的安全保护系统。

背景技术：

安全阀是保护锅炉安全可靠运行所必须的安全装置，是锅炉工作的“三大”安全附件之一，随着科技的不断发展出现了各具功能的多种安全阀，安全阀的种类已经比较齐全，但在海洋环境中空气潮湿,船舱内温度高，这种环境对船用增压锅炉的安全阀要求很高，陆上的普通安全阀很难满足海上环境的要求，所以要设计一种能适应海上环境的特种安全阀系统来保障船用增压锅炉的安全可靠运行；

海洋舰船环境中空气潮湿，普通材料容易腐蚀，安全阀是保证锅炉运行的重要设备，如果材料腐蚀会使安全阀容易出现故障，并影响锅炉的安全运行，在海洋环境中淡水资源严重紧缺，锅炉用水对水质的要求比较高，船上制取淡水其成本较高，淡水用量也较大，安全阀在保护锅炉运行时要排出大量蒸汽，保证锅炉安全运行的同时也造成了船舶淡水资源的流失，所以需要设计一种保证锅炉能够安全运行的情况下，最大限度的节约船上水资源的安全阀装置，舰船锅炉需要经常变工况运行，高工况有时为保证锅炉安全或为了迅速降低压力，或者低压时为了校验安全阀，可以手动操作启跳安全阀，所以舰船锅炉安全阀设计成可手动开启很有必要。舰船环境中锅炉操作复杂，操作人员较多，并且空间狭小，安全阀启跳时快速放出的大量高压蒸汽温度较高，所以有必要设计一种可远处手动操作的安全阀装置来保证操作人员的操作安全；

舰船在海洋中经常摇摆、晃动、不稳定，对各种设备的要求较高。基于海洋船舶环境的复杂性，陆上现有安全阀不能满足其特点，有必要设计一种适应海洋环境的由安全阀装置组成的安全保护系统。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供一种适用于船用增压锅炉的安全保护系统。

本发明的技术方案是：适用于船用增压锅炉的安全保护系统，包括过热器主安全阀和锅筒主安全阀，过热器主安全阀的锅炉侧阀室与过热器外壳法兰密封连接，锅筒主安全阀的锅炉侧阀室与锅炉顶端法兰密封连接，过热器主安全阀和锅筒主安全阀的控制蒸汽入口分别连接双联体控制安全阀上的两个控制蒸汽出口，双联体控制安全阀的锅炉蒸汽入口法兰连接锅炉炉体，双联体控制安全阀的传动轴通过连杆连接手动启动手轮；

过热器主安全阀和锅筒主安全阀的结构相同，包括阀体，阀体下侧的锅炉侧阀室和上侧的大气侧阀室之间的空腔内横向置有阀杆，阀杆靠近锅炉侧阀室一侧固定连接阀瓣，阀瓣平面密封连接阀座，阀座密闭连接阀体，阀杆位于大气侧阀室一侧分别连接活塞、弹簧和弹簧压盖，弹簧压盖外侧有端盖密封连接阀盖，阀盖和活塞套筒一体密封连接阀体，活塞套筒内孔密封连接活塞和阀杆，阀盖一侧开有通孔密封连接控制蒸汽入口；

双联体控制安全阀为两个结构相同的控制阀体并联结构，两个控制阀体底部的横向通道与双联体控制安全阀底部的锅炉蒸汽入口连通，每个控制阀体底部的竖向阀腔与控制阀瓣平面密封连接，控制阀瓣上部的控制阀体的内腔有出口密闭连接控制蒸汽出口，控制阀瓣上部连接压杆，压杆顶部连接弹簧下座内孔顶部，弹簧下座下部的外沿部分与弹簧上座之间设有弹簧，弹簧上座上部连接调整螺母，调整螺母螺纹连接控制阀体，控制阀体与弹簧上座螺纹连接部分设有紧定螺丝；

弹簧下座的下部外沿部分横向开有通孔，通孔两边分别过渡配合连接半轴，两个半轴外侧分别连接左侧控制阀体的左杠杆和右侧控制阀体的右杠杆，左杠杆和右杠杆均为拐臂结构，拐臂中部通过螺栓与控制阀体定位，两个对称布置的拐臂下部的拨叉内侧连接连接左滑块和右滑块，左滑块与传动轴左旋螺纹连接，右滑块与传动轴右旋螺纹连接，传动轴与控制阀体通过两个定位套连接，两个定位套内侧分别设有限位套通过顶丝连接传动轴。

手动启动手轮位于锅炉前锅炉操作间内。

本发明具有如下有益效果：本安全阀系统在船用增压锅炉的上锅筒和过热器上集箱上各布置一个带先导阀的主安全阀，两个主安全阀由安装在锅筒上的一个双体式控制安全阀控制，控制安全阀连接一个连杆装置至炉前操作端，实现远端手动开启，主安全阀的最大优点是压力越高，关闭密封性越好，不易泄漏，实现了减小汽水损失，锅筒和过热器上集箱的双安全阀布置，两个主安全阀启跳压力不同，一个安全阀启跳即可实现降低压力的效果，避免同时启跳造成锅炉大量的汽水损失，主安全阀可在保证锅炉安全的前提下尽量提高回座压力，实现了减少锅炉汽水损失。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明中过热器主安全阀和锅筒主安全阀的结构示意图；

附图3是本发明中双联体控制安全阀的结构示意图；

附图4是附图3的A-A剖面图。

图中1-过热器主安全阀，10-控制蒸汽入口，11-阀体，12-阀杆，13-弹簧压盖，14-活塞套筒，15-阀盖，16-端盖，17-阀座，18-活塞，19-阀瓣，110-弹簧，111-锅炉侧阀室，112-大气侧阀室，2-锅筒主安全阀，3-双联体控制安全阀，30-控制阀体，31-控制阀瓣，32-半轴，33-压杆，34-弹簧，35-弹簧上座，36-调整螺母，37-紧定螺丝，38-弹簧下座，39-右杠杆，310-左杠杆，311传动轴，312-左滑块，313-右滑块，314-横向通道，315-控制蒸汽出口，316-锅炉蒸汽入口，317-定位套，318-限位套，4-手动启动手轮。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1结合图2～图4所示，适用于船用增压锅炉的安全保护系统，包括过热器主安全阀1和锅筒主安全阀2，过热器主安全阀1的锅炉侧阀室111与过热器外壳法兰密封连接，锅筒主安全阀2的锅炉侧阀室111与锅炉顶端法兰密封连接，过热器主安全阀1和锅筒主安全阀2的控制蒸汽入口10分别连接双联体控制安全阀3上的两个控制蒸汽出口315，双联体控制安全阀3的锅炉蒸汽入口316法兰连接锅炉炉体，双联体控制安全阀3的传动轴311通过连杆连接手动启动手轮4；

过热器主安全阀1和锅筒主安全阀2的结构相同，包括阀体11，阀体11下侧的锅炉侧阀室111和上侧的大气侧阀室112之间的空腔内横向置有阀杆12，阀杆12靠近锅炉侧阀室111一侧固定连接阀瓣19，阀瓣19平面密封连接阀座17，阀座17密闭连接阀体11，阀杆12位于大气侧阀室112一侧分别连接活塞18、弹簧110和弹簧压盖13，弹簧压盖13外侧有端盖16密封连接阀盖15，阀盖15和活塞套筒14一体密封连接阀体11，活塞套筒14内孔密封连接活塞18和阀杆12，阀盖15一侧开有通孔密封连接控制蒸汽入口10；

双联体控制安全阀3为两个结构相同的控制阀体30并联结构，两个控制阀体30底部的横向通道314与双联体控制安全阀3底部的锅炉蒸汽入口316连通，每个控制阀体30底部的竖向阀腔与控制阀瓣31平面密封连接，控制阀瓣31上部的控制阀体30的内腔有出口密闭连接控制蒸汽出口315，控制阀瓣31上部连接压杆33，压杆33顶部连接弹簧下座38内孔顶部，弹簧下座38下部的外沿部分与弹簧上座35之间设有弹簧34，弹簧上座35上部连接调整螺母36，调整螺母36螺纹连接控制阀体30，控制阀体30与弹簧上座35螺纹连接部分设有紧定螺丝37；

弹簧下座38的下部外沿部分横向开有通孔，通孔两边分别过渡配合连接半轴32，两个半轴32外侧分别连接左侧控制阀体30的左杠杆310和右侧控制阀体30的右杠杆39，左杠杆310和右杠杆39均为拐臂结构，拐臂中部通过螺栓与控制阀体30定位，两个对称布置的拐臂下部的拨叉内侧连接连接左滑块312和右滑块313，左滑块312与传动轴32左旋螺纹连接，右滑块313与传动轴32右旋螺纹连接，传动轴32与控制阀体30通过两个定位套317连接，两个定位套317内侧分别设有限位套318通过顶丝连接传动轴311。

手动启动手轮4位于锅炉前锅炉操作间内。

适用于船用增压锅炉的安全保护系统主要由两个主安全阀和双联体控制安全阀3组成，双联体控制安全阀3分为两个阀体分别控制锅筒主安全阀2和过热器主安全阀1的开启和关闭，通过调整双联体控制安全阀3的调整螺母为锅筒主安全阀2和过热器主安全阀1设置不同的启跳压力，这样实现高压下的分级压力启跳，避免两个主安全阀同时启跳造成锅炉大量的汽水损失。

当锅筒内压力超限时，双联体控制安全阀3首先打开，蒸汽进入主安全阀，在压力作用下，推动主阀座打开，通过主安全阀泻放通道泄放压力，当蒸汽压力降低时，双联体控制安全阀3的阀座在弹簧力的作用下回座，主安全阀的开启压力消失，在主阀内部介质压力作用下，阀座自动关闭。

双联体控制安全阀3工作时，锅筒蒸汽通过蒸汽入口进入双联体控制安全阀的锅筒阀体，当锅筒压力高于启跳压力时，蒸汽压力在控制安全阀阀瓣上产生的力超过弹簧产生的弹力，从而通过推动压杆开启控制安全阀，控制安全阀开启后，锅筒蒸汽通过去管路进入锅筒主安全阀，阀瓣一侧与主蒸汽的接触面积小于活塞一侧与主蒸汽的接触面积，来自控制安全阀的蒸汽产生的压力大于锅筒内蒸汽产生的压力和主安全阀弹簧的弹力之和，压力差通过阀杆推动主安全阀开启，将锅筒内的蒸汽排到大气，过热器主安全阀工作原理与锅筒主安全阀工作原理相同。

当蒸汽压力为低压，需要校验安全阀，或者根据工作要求需要紧急降低蒸汽压力时，可以手动启动双联体控制安全阀以实现保护主锅炉安全的目的，由于锅炉饱和蒸汽和过热蒸汽压力较高，操作者手动操作时进行远端操作，操作启动手轮通过连杆装置作用在传动轴上，传动轴通过杠杆连接将压杆顶起，实现控制安全阀开启，进而打开主安全阀保护锅炉。

主安全阀的密封是蒸汽倒密封，防止介质向外渗漏的一种密封结构，该种安全阀的最大优点是压力越高，关闭密封性越好，不易泄漏，实现了减小汽水损失，锅筒和过热器上集箱的双安全阀布置，两个主安全阀启跳压力不同，一个安全阀启跳即可实现降低压力的效果，避免同时启跳造成锅炉大量的汽水损失，主安全阀可在保证锅炉安全的前提下尽量提高回座压力，实现了减少锅炉汽水损失。

阀瓣和阀座是主要的阀门工作部位，它们的组合形成阀门的密封面，由于阀瓣和阀座处于高温工作区，要求在任何情况下密封面无泄漏，此处材料需要采用耐高温的材料，故选择2Cv12NiMoWV，该材料在该温度下，具有较高的热强性、足够的抗氧化性和良好的工艺性能，为了提高阀门密封面的抗汽蚀能力，在阀瓣和阀座结合处分别采用喷焊和堆焊型式形成镍基合金密封面，在通常情况下，要求阀瓣的硬度略低于阀座，阀杆材料是结合安全阀阀的工作介质的参数，选用合金钢材料38CrMoA1A，且经过氮化处理，能在工作温度540℃的条件下承受10Mpa的压力，其余的两者安全阀的部件都是按照介质最高温度决定的，它们都采用2Cr13。2Cr13在室温和工作温度下除具有足够的强度外，还具有高的耐腐蚀性和减震性，安全阀体统材料的选择均符合海上舰船环境的要求。

Claims (2)

1.一种适用于船用增压锅炉的安全保护系统，包括过热器主安全阀(1)和锅筒主安全阀(2)，其特征在于：过热器主安全阀(1)的锅炉侧阀室(111)与过热器外壳法兰密封连接，锅筒主安全阀(2)的锅炉侧阀室(111)与锅炉顶端法兰密封连接，过热器主安全阀(1)和锅筒主安全阀(2)的控制蒸汽入口(10)分别连接双联体控制安全阀(3)上的两个控制蒸汽出口(315)，双联体控制安全阀(3)的锅炉蒸汽入口(316)法兰连接锅炉炉体，双联体控制安全阀(3)的传动轴(311)通过连杆连接手动启动手轮(4)；

过热器主安全阀(1)和锅筒主安全阀(2)的结构相同，包括阀体(11)，阀体(11)下侧的锅炉侧阀室(111)和上侧的大气侧阀室(112)之间的空腔内横向置有阀杆(12)，阀杆(12)靠近锅炉侧阀室(111)一侧固定连接阀瓣(19)，阀瓣(19)平面密封连接阀座(17)，阀座(17)密闭连接阀体(11)，阀杆(12)位于大气侧阀室(112)一侧分别连接活塞(18)、弹簧(110)和弹簧压盖(13)，弹簧压盖(13)外侧有端盖(16)密封连接阀盖(15)，阀盖(15)和活塞套筒(14)一体密封连接阀体(11)，活塞套筒(14)内孔密封连接活塞(18)和阀杆(12)，阀盖(15)一侧开有通孔密封连接控制蒸汽入口(10)；

双联体控制安全阀(3)为两个结构相同的控制阀体(30)并联结构，两个控制阀体(30)底部的横向通道(314)与双联体控制安全阀(3)底部的锅炉蒸汽入口(316)连通，每个控制阀体(30)底部的竖向阀腔与控制阀瓣(31)平面密封连接，控制阀瓣(31)上部的控制阀体(30)的内腔有出口密闭连接控制蒸汽出口(315)，控制阀瓣(31)上部连接压杆(33)，压杆(33)顶部连接弹簧下座(38)内孔顶部，弹簧下座(38)下部的外沿部分与弹簧上座(35)之间设有弹簧(34)，弹簧上座(35)上部连接调整螺母(36)，调整螺母(36)螺纹连接控制阀体(30)，控制阀体(30)与弹簧上座(35)螺纹连接部分设有紧定螺丝(37)；

弹簧下座(38)的下部外沿部分横向开有通孔，通孔两边分别过渡配合连接半轴(32)，两个半轴(32)外侧分别连接左侧控制阀体(30)的左杠杆(310)和右侧控制阀体(30)的右杠杆(39)，左杠杆(310)和右杠杆(39)均为拐臂结构，拐臂中部通过螺栓与控制阀体(30)定位，两个对称布置的拐臂下部的拨叉内侧连接连接左滑块(312)和右滑块(313)，左滑块(312)与传动轴(32)左旋螺纹连接，右滑块(313)与传动轴(32)右旋螺纹连接，传动轴(32)与控制阀体(30)通过两个定位套(317)连接，两个定位套(317)内侧分别设有限位套(318)通过顶丝连接传动轴(311)。

2.根据权利要求所述的适用于船用增压锅炉的安全保护系统，其特征在于：手动启动手轮(4)位于锅炉前锅炉操作间内。