（1）可靠性设计 可靠性（reliability）——产品在给定的条件下和给定的时间区间内能完成要求的功能的能力。可靠性设计是提高产品可靠性的基础。在设计阶段就应该使产品失效的可能性减至最低程度，并且要尽早地发现和纠正设计中的缺陷。
安全阀的可靠性与设计、制造以及使用等各个阶段紧密相关。但是，设计阶段决定了产品的固有可靠性。合理的安全阀结构设计是提高安全阀可靠性的关键。如果在设计阶段未能认真考虑方案选择、结构设计的合理性、适当的安全裕度以及其他影响可靠性的因素，无论以后怎样注意制造、严格管理及精心使用，也难以保证安全阀的可靠工作。这主要涉及安全阀的流道、阀瓣与阀座、导向结构、弹簧设计以及相应的材料选择。合理的设计既能保证安全阀的工作最佳性能，又能延长其使用寿命。设计一旦确定，其可靠性基本就确定了，在制造工艺和使用维修方面再加以保证，就能够充分实现设计所赋予产品的固有可靠性。所以，要获得产品较高的使用可靠性必须从可靠性设计入手。
可靠性要有统一的数值指标来度量它，使之在设计阶段能够预测，在制造阶段能够控制，在试验阶段能够测定，在使用阶段能够维护。选择恰当的性能指标，使最终能够满足用户的可靠性要求。
在明确可靠性指标时，必须同时明确失效判据和环境条件。
度量可靠性的常用参数指标主要有可靠度R（t1，t2）、失效率λ（t）、使用寿命等。
苏联的国家标准ГОСТ10019—1974中，对钢制法兰连接非全启弹簧式安全阀，规定了安全阀的可靠性指标：使用寿命不少于10年；平均寿命不少于3000次动作；拒动前的工作寿命不少于1100次动作。
苏联的国家标准ГОСТ5548—1970中，对钢制角式全启主安全阀，规定了安全阀的可靠性指标：使用寿命不少于12年；设计寿命不少于3000次动作；极限工作寿命不少于1500次动作；无障碍工作的概率在保证使用期限内不小于0.95。
参考文献［135］将核级安全阀功能状态分为保持功能状态和间歇运行状态两类，针对保持功能状态（安全阀在运行状态下能正常工作），可靠性参数指标以小时数计算；针对间歇运行状态（安全阀动作成功的任务），可靠性参数指标以次数计算。正常工作的可靠性参数有可靠度R（t）、失效率λ（t）和平均寿命θhour（按小时计）。动作成功的任务可靠性参数（按次数计）有可靠度R（n）、任务失效率λ（n）和平均寿命θnumber（无故障动作次数）。
在对国外核级安全阀参数指标分析的基础上，设定安全阀的任务失效率、运行失效率、可靠度、运行状态平均寿命下限、动作可靠寿命下限等可靠性参数指标。作为安全阀可靠性设计和分析的参考。
针对核级先导式安全阀新产品，提出的技术指标要求中，无故障启闭循环次数不小于35次。该技术指标要求可看作是反映安全阀动作成功的任务可靠性参数，即平均寿命θ（无故障动作次数）的下限。
参考国外核电站安全阀的可靠性指标要求，稳压器安全阀的可靠性要求可表述为在4年期间（反应堆运行时间约为θhour＝30000h）内，经历θnumber＝35次启闭循环的情况下，安全阀的总可靠度R≥99.5％。
参考核电站类似设备的要求，并根据OTT⁃87—1992的要求，用于计算稳压器安全阀的无故障运行寿命特征值的可靠性下限的置信度不得小于95％，即1－β＝95％。
在对安全阀进行可靠性设计时，需要考虑本章第一节中所述的影响安全阀失效的八个方面的因素。通过可靠性设计，保证安全阀工作稳定可靠，活动部件无卡阻现象，能准确开启和及时关闭，有良好的密封性以及稳定的排放。
在可靠性设计手段中，采用动态仿真辅助设计。也就是利用计算机技术对所设计的安全阀进行模拟实际工况条件的仿真，进行优化设计。典型的方法是应用计算流体动力学方法（Computational Fluid Dynamics，CFD），建立三维模型，对安全阀内部流场和压力分布进行仿真分析。分别绘制通过计算仿真得到的不同流道结构的安全阀特性曲线。CFD的使用，减少了试验原型件和设计与试验阶段的时间和费用。
在安全阀的设计过程中，采用有限元分析方法（Finite Element Analysis，FEA），对结构进行详细的力学分析，它不仅能对安全阀的受力特性给出充分的论证，更能为设计人员改进结构设计和保障运行安全提供有益的建议。有限元分析方法通过模拟实际载荷和改变零部件的材料等属性来分析关键部位与部件的变形和载荷分布，结果可以很直观地显示出来。运用有限元的方法，一方面对安全阀整体的受力情况进行分析，另一方面对零部件进行受力分析，尤其是针对高温高压蒸汽安全阀中关键的弹性阀瓣。确定安全阀在实际工况下的应力场、温度场，最终给出弹性阀瓣各部位的应力分布、变形数据以及其强度的评价结论。
故障模式、影响与危害度分析（FMECA——Fault Modes，Effects and Criticality Anal⁃ysis）是在产品设计过程中，研究产品的每个组成部分可能存在的故障模式并确定各个故障模式对产品其他组成部分和产品要求功能的影响，同时考虑故障发生概率和故障严重程度等级的故障模式与影响分析的定性的可靠性分析方法。是指导可靠性设计及评价的有效方法和找出设计上潜在缺陷的重要手段。FMECA的运用对提高可靠性有很大帮助。
设计评审（Design Review）是对现有的或建议的设计所作的正式的和独立的检查，用于找出并纠正在需求和设计中可能影响诸如可靠性、维修性、维修保障性要求以及与设计目标一致性方面的不足，并确认可能的设计改进。但是，单靠设计评审对于确保正确的设计是不够的。
（2）提高安全阀结构可靠性的措施(www.xing528.com)
1）安全阀流道结构设计。合理的安全阀流道结构设计，能够使介质流动性能稳定，保证了安全阀的动作性能和必需的排量。安全阀的出口面积与流道（喉部）面积之比会影响流体的排放。中国机械行业标准（JB标准）结构中规格为50×65、100×125、150×175的安全阀，与API Std 526—2009标准阀相比，其出口面积均较小。因而，除了影响JB标准阀的排量系数较小外（一般JB标准结构安全阀的排量系数为0.8～0.9；而API标准结构安全阀的排量系数可高达0.97），还可能因出口面积不足而增大排放压力，导致影响安全阀的正常排放。
当整定压力超过标准所规定的最高压力值时，应当考虑其动作性能和排量是否会受到影响，必要时进行一些研究工作。尤其是对于一些大口径阀门，若连接到一个设计不良的排气管系统，大的排量会产生危险的排放背压，从而影响其动作性能和排量。
2）阀瓣与阀座。阀瓣与阀座的合理设计对于安全阀的动作性能和密封性至关重要。阀瓣与阀座的材料必须能够抗冲击、耐腐蚀，不允许采用铸铁材料。工艺参数较高的安全阀，其密封表面应当采用较硬的耐蚀材料。
由于安全阀密封表面的密封比压较其他阀门低得多，因而应当在密封结构和密封面宽度上精心设计。例如，采用适用于高温蒸汽工况的弹性阀瓣结构。
3）导向机构。为了确保安全阀动作可靠和密封性，安全阀应当设有运动零件的导向机构，导向机构要考虑热胀冷缩等温度因素，选择适当的配合间隙。导向表面应当采用耐腐蚀材料，而且表面应当耐磨，并且具有一定的硬度，能够防止卡阻。
4）弹簧。弹簧是安全阀的关键零件，其设计的合理性与安全阀的动作性能密切相关。尤其是安全阀弹簧刚度设计的合理性，保证了安全阀的正常开启、动作性能和机械特性。
安全阀的规范和标准中均明确规定，安全阀的结构应当能够防止排出的介质直接冲蚀弹簧，尤其是热的腐蚀性流体；弹簧设计能够保证在安全阀全开启时，弹簧的变形量等于弹簧最大变形量的20％～80％，弹簧设计的最大切应力不大于许用切应力的80％。
用于安全阀的弹簧材料，其选取应当充分考虑工作介质和温度的影响，弹簧应当采用耐腐蚀材料或者在弹簧表面涂（镀）上一层耐腐蚀防锈材料；用于高温或低温场合的弹簧，应当充分考虑温度对弹簧变形量的影响以及弹簧材料的蠕变或冷脆性。
为了保证弹簧长期工作时的稳定，弹簧应当进行强压处理。弹簧在室温下从自由高度压到并圈高度3次后，停放10min，检测其自由高度的变形量，不得大于自由高度的0.5％。
安全阀提前开启和泄漏失效与弹簧密切相关。弹簧失效的基本形式是松弛和断裂，其主要因素是弹簧制造工艺欠佳、遭受腐蚀和弹簧材质本身缺陷。弹簧不允许存在裂纹、发纹、夹杂或者其他影响使用的缺陷，必要时应当进行无损检测。
5）避免运动件受到偏心载荷。为了保证安全阀动作灵活和可靠密封，在结构设计和制造工艺上采取措施防止阀杆弯曲变形；弹簧使用前进行几何误差检测，以确认是否满足技术要求；阀瓣的着力点应当尽量靠近或者低于其密封面的中心点。
6）材料选择：
①严格原材料和外购件的选用，尽可能选用标准件。尤其要注意非金属材料的选择和保质期，应当制订非金属材料（橡胶、塑料件）的性能采购要求和入厂复验制度。
②充分考虑环境条件和工作介质对零件的腐蚀或锈蚀可能性。
7）必要时，采取冗余设计（产品中为完成要求的功能具有一种以上的手段），或防止产品因失效导致致命性故障的“故障安全”设计措施。例如，对于带动力辅助装置的安全阀，即使在操作能源丧失时，安全阀也能按要求工作。
核电站的稳压器安全阀阀组中采用了冗余设计。每个安全阀组采用互为冗余互为备用的两套电磁加载弹簧式先导阀，在一套先导阀的启跳失效情况下，另一套先导阀可同样起作用，另外还安装了MOVD双电动头先导阀，即安全阀组的控制装置采用了MOVD双电动头先导阀和STV弹簧先导阀多样化的控制。
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