安全阀是一种安全保护用阀，它通过向系统外排放介质来防止管路或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，常用于锅炉、高压容器或管路，防止压力过高可能引起的爆炸事故。安全阀主要有先导式和直动式。本文主要介绍先导式安全阀的基本操作。

先导式安全阀是一种由主阀与一个称为先导阀的自力式辅助安全阀相结合，并由后者控制开启和关闭的安全阀。先导式安全阀可以按照流动式或非流动式分类，也可以按照突跳式和调制式分类。有关这些先导类型的说明，请参见图 1 和图 2。

图 1：突跳式先导安全阀。

图 2：调制式先导安全阀。

先导式安全阀的操作基础知识先导阀由取压系统压强来驱动，并使用系统压强来控制主阀阀瓣的闭合力。增加系统压强会导致闭合力增加，直至系统压强驱动先导阀打开。当压强达到指定的设定点，工艺介质通过主阀排放。

突跳式先导安全阀使用突跳式先导配置会让主阀阀瓣从关闭位置 "突跳"至 100% 开启。当系统从超压状态恢复到正常状态时，由于介质通过先导阀流到阀瓣顶部（主阀上腔），主阀阀瓣将重新回落到密封位置。

如图 3 所示，主阀入口的系统压强通过相互连接的管路，由先导阀输送到主阀上腔。这使得阀瓣顶部的压强与主阀阀座（底部）的入口压强相等。由于阀瓣顶部的面积大于阀瓣密封面的面积，面积差会产生一个向下的净压力，使主阀保持紧闭状态。

图 3：主阀关闭（正常位置）。

图 4 显示，随着入口压力的增加，先导阀活塞上升并将主阀入口介质与主阀上腔隔开。先导阀同时打开排气口，将主阀上腔介质排放。

图 4：导阀打开（泄放位置）。

当主阀阀瓣上方压力负荷被移除时，进口处流体向上的压力超过阀瓣上方的向下的压力，主阀阀瓣便可脱离阀座。阀门打开，以释放系统压力。

图 5：主阀排放。

当主阀排放，将入口压力降低到先导阀关闭压力时，导阀活塞关闭排气孔。与此同时，先导阀的进气气路重新打开。主阀入口介质再次进入主阀阀瓣上腔。当主阀上腔压强与入口压强相等时，由于活塞上下面积差，产生的向下的力来关闭主阀。

调制式先导阀调制式先导阀操作与突跳式先导阀操作非常相似，但增加了将一定比例的系统压力保持在主阀阀瓣上方的能力，从而产生调制作用。系统压力升高到整定压力后会导致通过先导阀排气而降低关闭力。工艺介质通过主阀排出，即为压力于指定的设定点开始泄放。但是，主阀阀瓣的实际开高是基于系统的超压情况，而不是瞬间 "突跳 "到 100% 的开启位置。这种 "调节 "作用可减少介质损失和排放，从而提高运行效率。

图 6 说明了主阀入口的系统压力是如何通过相互连接的管路由先导阀输送到主阀上腔的。这使得活塞顶部的压强与阀座（底部）的入口压强相等。由于活塞顶部的面积大于阀座密封的面积，面积差会产生一个向下的净压力，使主阀保持紧闭状态。

图 6：主阀关闭（正常位置）。

图 7 显示，随着入口压力的增加，导阀活塞移动并将主阀入口与主阀上腔的气路关闭。导阀活塞同时打开排气孔，将主阀上腔的介质释放到调节器活塞的底部。调节器活塞上下面积不同，顶部面积较小。该活塞顶部始终承受主阀入口压力。当主阀上腔压力作用在调节器活塞底部时，会产生一个向上的净力。这是由于两个压强相等（在这一点上），且下部区域大于上部区域。在调节器将上腔的一些介质释放后，调节器活塞顶部的入口压力将其移动到关闭位置。此时主阀上腔内仍有一定的介质。该压强由调节器中的上下面积差控制。由于主阀上腔压力尚未降至大气压力，因此主阀在整定压力时仅部分打开。调节器活塞将保持关闭状态，直到主阀阀瓣因入口压力增加而被迫升高。在此过程中，调节器活塞可根据需要进一步释放主阀上腔的压力，以便在 10% 超压范围内达到所需的开高。

图 7：调节位置。

随着入口压力的进一步增加，主阀上的净上升力也会增加，从而使主阀释放更多压力。阀瓣在超过整定压力的 10% 范围内获得全开高（全排量）。(参见图 8）。

图 8：主阀全开。

当阀门泄放，将入口压力降低到先导阀预设的关闭压力时，导阀活塞关闭排气孔。与此同时，导阀的进气气路重新打开。主阀入口压力再次进入主阀上腔。当主阀上腔压力与入口压力相等时，活塞压差产生的向下的力关闭主阀。

先导式安全阀与弹簧式安全阀的优势比较与弹簧式 SRV 相比，先导式 SRV 有许多优点。以下是值得注意的几个方面：

• 先导式安全阀的主阀和先导阀最高可以在整定压力98%的时候密封。即使在最苛刻的高压应用中，这也能确保正常工作条件下的零泄漏。

• 与弹簧式安全阀相比，先导式安全阀具有更大的阀座密封力，使其成为在较高运行压力下保持密封的理想解决方案。接近最大允许工作压力 (MAWP) 运行有助于保持系统最佳运行。

• 与具有类似阀门尺寸的标准孔径相比，全通径先导式安全阀能够提供更大的排量。由于管道尺寸减小，这种独特的产品使客户能够节省阀门成本和相关管路投资。

• 在超压时，调制式先导安全阀允许阀门排放所需要的排量，而不是阀门的额定排量。这使得用户可以在管路损失计算中使用系统所需的流量而不是阀门额定流量，从而减少入口管路压力损失，来从中获益。

• 现场测试接口允许现场操作员对先导式安全阀进行功能测试，同时先导式安全阀安装在管线上并持续保护系统免受意外超压事件的影响。

• 双导阀选项让用户减少计划外停车维修，或更换离线阀门时，使用备用导阀继续其系统。这使得服务技术人员能够按计划的时间表进行服务和维修。

• 先导式安全阀的独特设计通过互连管路将导阀连接到主阀，并且可以安装不同的附件。这包括手动泄放阀、过滤器、防回流器、压差开关、先导阀起跳测试仪、导阀远距离安装等。

先导式 SRV 相对于弹簧加载 SRV 的局限性正如我们所看到的，先导式 SRV 相对于弹簧加载的 SRV 有一些优点，但也有一些限制需要考虑。根据介质脏污的严重程度，可以安装具有不同容量、不同类型的过滤器，也可以安装脏污介质选项配件，以将肮脏的工艺介质与调节器、主阀上腔、导阀排放口和进气气路等关键阀门部件隔离。然而，对于严重脏污的工作环境（互连管路可能发生堵塞），先导式SRV可能不是最佳选择。

先导式 SRV 的运行方式是让系统压力花费一些时间从主阀入口通过管路进入到主阀上腔。在新工厂开车启动期间，当系统压力具有极快的上升速率时，主阀上腔压力可能无法与相同的入口压力相同，从而导致关闭力不足。因此，来自主阀入口的系统压力将推动主阀阀瓣抬升并开始泄漏。主阀上腔在设计时额外添加了弹簧提供下压力，可以在主阀上腔区域内增加额外的压力以关闭主阀阀瓣，同时为系统压力提升留出时间。如果这些补救措施不可行或不经济，则弹簧式安全阀将是压力提升过快应用中的更好选择。

常见行业和应用就像弹簧式安全阀一样，先导式 SRV 广泛应用于许多行业。使用这些阀门的常见行业包括发电、炼油/石化、化工、石油和天然气的中游、石油和天然气的上游以及纸浆和造纸。先导式安全阀的一些独特应用包括高压应用、减少高运行压力应用中的排放、海上钻井和深井应用中的井口平台，以及任何空气/气体、液体、蒸汽、两相流或多工况应用。
（本文曾发布在Valve Magazine by Gardner Business Media和《控制阀信息》杂志。）