全启式与微启式安全阀的区别:日本全量式、揚程式怎么对应

一台日本产锅炉的设备资料里,安全阀写的是“全量式”(zenryo-shiki)。几年后更换备件,日方代理商报了一个同口径、同设定压力、法兰也能对上的“揚程式”(yotei-shiki),价格明显更低。(以上为虚构示例。)能直接换吗?
不能不核对就换。这两个词说的是阀瓣抬起多高,以及阀内哪个部位限制了流量。揚程式的流量由阀瓣与阀座之间的窄缝决定;全量式的阀瓣抬得足够高,流量由入口喷嘴最窄的地方(喉部)决定。按日本某阀门厂家的资料,同样公称直径下,全量式的额定排量约为揚程式的4~5倍。
国内的说法是“全启式”和“微启式”,两套名称并不完全一一对应。本文先讲日本厂家的英文名称和 JIS B 8210 的定义,再对照国内的 GB/T 12241 分类,说明开启高度为什么重要、弹簧式安全阀如何开启和回座,以及日本锅炉规则怎么看这两种阀。最后附核对清单、给日方的提问清单、询问邮件范例和 FAQ。
全量式与揚程式:日文名称、英文名称和国内叫法
JIS B 8210 以及按它编制的日本数据表,把弹簧式安全阀(安全弁,anzen-ben)按开启高度分为两类。发布英文资料的日本厂家(例如 Yoshitake)把它们译为 Lift type 和 Full bore type。下表同时给出国内常用的对应说法。
| 日文 | 日语读音 | 日本厂家的英文名 | 国内常用叫法(近似对应) | 流量由哪里决定 |
|---|---|---|---|---|
| 揚程式 | yotei-shiki | Lift type | 微启式(开启高度为流道直径的 1/40~1/20;日本的定义范围更宽) | 阀瓣与阀座之间的间隙(帘面积) |
| 全量式 | zenryo-shiki | Full bore type | 全启式(开启高度不小于流道直径的 1/4) | 喷嘴喉部 |
需要注意:国内的“全启式”“微启式”与日本的“全量式”“揚程式”是各自标准里的分类,名称相近但定义范围不完全相同,属于“近似对应”。日本的揚程式包含开启高度从 1/40 到不足 1/4 的整个范围,比国内的微启式宽。拿到数据表时,要看它给出的开启高度和额定排量,不能只看名称。
欧洲和英国资料用另一套分类。例如 Spirax Sarco 分为低升程(low lift)、高升程(high lift)和全升程(full lift),其中阀瓣升到至少阀径的 1/4 时称 full lift,此时帘面积不再影响排放面积。这与全量式、全启式的思路相同,但三套分类并不一一对应。
JIS B 8210 怎么定义,国内标准怎么对应
JIS B 8210《安全阀》对两种类型都有定义。现行版本于2025年2月25日修订,取代了2017年版。它以 ISO 4126-1:2013 和 ISO 4126-7:2013(含2016年修改单)为基础,并做了日本国内的修改。
2025年版适用于设定压力 0.1 MPa(表压)以上的阀门:喉部直径 7 mm 以上的全量式,以及阀座口径 15 mm 以上的揚程式。先导式安全阀和冷冻用压力容器的安全阀不在范围内。
国内对应的主要标准是 GB/T 12241《安全阀 一般要求》(现行为2021年版,适用于流道直径不小于 4 mm、整定压力不小于 0.1 MPa 的安全阀),以及 GB/T 12243《弹簧直接载荷式安全阀》。二者与 JIS B 8210 的适用范围、尺寸下限、试验方法并不相同,不能当作“同等标准”,是否互认需要与供应商确认。
2025年版定义的原文措辞,在公开的预览页里看不到。下面的定义来自2017年版,引自日本厂家的技术资料。
揚程式:开启高度不小于阀座口径的 1/40、且小于 1/4;阀瓣打开时,阀座处的流通面积(帘面积)是全部流通面积中最小的安全阀。
全量式:开启高度大到使阀座处的流通面积充分大于喉部面积的安全阀。
图1表示两者的区别,左边是揚程式,右边是全量式。
揚程式的最窄流道是阀瓣与阀座之间的间隙;全量式的最窄流道是喷嘴喉部。
※简化示意图。调节环和阀瓣的形状因厂家、型号而异。
揚程式的阀瓣即使在压力超过设定值之后也只抬起一点,阀座与阀瓣之间的间隙是最小的流通面积,流量就由这道间隙决定。全量式则一下子抬得很高,间隙不再限制流动,流量改由阀座下方喷嘴喉部的面积决定。
为什么以 1/4 开启高度为界
这道间隙(帘面积)可以看作立在阀座口上的一个圆柱的侧面。日本厚生劳动省解释锅炉规则的通知,对揚程式的有效排放面积用的也是同一个公式。
把 JIS 规定的几个界限值代入这个比值,就得到图2。开启高度达到阀座口径的 1/4 时,帘面积等于阀座口面积。
帘面积占阀座口面积的百分比。
※比值 = 4ℓ/D。D/40 和 D/4 是揚程式开启高度的下限和上限(JIS B 8210:2017)。D/15 是日本《锅炉构造规格》第64条中,要求蒸汽锅炉用揚程式安全阀符合 JIS B 8210 的开启高度界限(见下文)。
开启高度小于 1/4 时,间隙比阀座口窄,所以由间隙控制流量,这就是揚程式的范围。Spirax Sarco 也划在同一条线上:阀瓣升到阀径的 1/4 以上,帘面积就不再影响排放面积。国内资料对全启式的描述(开启高度不小于流道直径的 1/4)与此一致。
全量式要升到间隙“充分大于”喉部面积为止,所以由喉部而不是间隙决定流量。这就是同样的公称直径,额定排量会相差很多的原因。
日本厂家 Venn 的资料称,同样公称直径下,全量式的额定排量(日方叫 kosho fukidashi-ryo,即该阀保证的排放量)是揚程式的4~5倍。国内厂家的资料里也有全启式排量远大于微启式的说法,但倍数各家不同。这个倍数只能作为大致参考,要以实际数据表上的额定排量来比较。
弹簧式安全阀如何开启和回座
两种类型的开启原理相同:入口压力把阀瓣向上推,弹簧把阀瓣向下压。向上的力等于入口压力乘以阀座面积,当这个力超过弹簧力,阀瓣就抬起,流体排出。弹簧调得越紧,开启压力(设定压力,日方叫 settei atsuryoku,国内常说整定压力)就越高。
弹簧把阀瓣压在阀座上,压力超过设定值时阀瓣抬起。
※简化示意图。有些全量式有两个调节环,零件名称和形状因厂家而异。
各零件分别与“开启”“突然全开”“回座”三种动作有关:
- 弹簧与调节螺钉:产生压住阀瓣的力。拧动调节螺钉改变弹簧压缩量,就设定了整定压力
- 阀瓣与阀座:关闭时挡住流体的密封面。这里有杂质或划伤就会泄漏
- 阀杆:把弹簧力传给阀瓣,并引导阀瓣垂直上下运动
- 调节环(日方叫 kagen-wa):阀座周围用来调整的环,用来调节突然全开的动作和回座压力(启闭压差)
- 提升扳手与阀帽:用扳手把阀瓣手动抬起,检查有没有卡住;阀帽罩住调节部位
蒸汽和气体用的安全阀,特点是稍一开启就“砰”地一下全开(起跳,英文 pop action)。从阀座漏出的流体积在阀瓣边缘与调节环围成的空间里(huddling chamber),受压面积随之变大。
阀打开后,流体改变方向产生的力会让阀瓣升得更高。压力下降后,弹簧把阀瓣推回阀座。图4是四个阶段,以及日方资料中各个压力的叫法。
压力上升、阀门开启、压力回落的四个阶段。
※术语依据日本 Venn 公司的技术资料,与国内标准的定义可能有细微差别。液体、气体用阀,以微量流出时的压力(起始排放压力)作为设定压力。
图4里四个压力在日方资料中的叫法分别是:运行压力 unten atsuryoku、设定压力 settei atsuryoku、额定排量对应压力 kosho fukidashi-ryo kettei atsuryoku、回座压力 fukidomari atsuryoku。国内常用整定压力、排放压力、回座压力来称呼,对照时请以各自标准的定义为准。
两种类型怎么选用
下表汇总两者的区别。即使公称直径相同,两种阀的排量不同,因此体积和价格也不同。
公称直径相同,排量、尺寸和价格都不同。
※排量之比引自 Venn 的技术资料。价格差因口径、材质和厂家而异。最终选型请用介质、设定压力和所需排量向阀门厂家确认。
日本并没有规定“必须用哪一种”的规则。JIS B 8210 本身也说明,它是产品标准,不规定安全阀怎么使用。
实际做法是,锅炉等需要在极短时间内排放大量蒸汽的设备,用全量式。同样的口径排得更多,所以安全阀可以做得更小、装得更少。
揚程式常用于泵出口等液体系统,被称为泄压阀(日方叫 nigashi-ben)的阀也多是揚程式。液体用泄压阀的开启方式也不同:不是突然全开,而是随压力升高逐渐打开。液体几乎不可压缩,只要泄出一点就能降压。
揚程式也能用于气体,但气体的比容大,降压比液体慢,所以气体工况一般更稳妥的做法是选全量式。国内资料的一般说法与此相近:微启式多用于液体,蒸汽和气体多用全启式。
日本的锅炉规则,以及国内的对应规定
阀门能用在哪里,由各类设备的法规规定,而不是 JIS。日本的锅炉适用《锅炉构造规格》(厚生劳动省告示),其中规定了安全阀的数量和安装方式。
如果日本制造的锅炉在中国使用,适用的是国内的特种设备法规和标准(见后文)。日本规则仍然有参考价值,可以帮助理解原设备为什么那样选阀。
不同类型的锅炉、不同部位,要求各不相同。
※摘要自平成15年厚生劳动省告示第197号(令和7年第291号告示部分修订,令和8年4月1日起适用)第62~65条。细节请查阅条文和相关通知。
第64条把全量式和开启高度不小于阀座口径 1/15 的揚程式并列提出要求,所以日本的锅炉上也不是完全不能用揚程式。
日本厚生劳动省2025年11月7日的通知(基发1107第5号)还要求,蒸汽锅炉安全阀的排放量不得小于该锅炉的最大蒸发量。排量不够,就要加大安全阀或增加数量。
国内的对应法规是国家市场监督管理总局发布的 TSG 11-2020《锅炉安全技术规程》。查到的资料显示,该规程对蒸汽锅炉安全阀的选型有明确要求(可采用全启式弹簧安全阀),并按额定蒸发量或额定热功率来判断可以只装一个安全阀的条件,例如额定蒸发量不大于 0.5 t/h 的蒸汽锅炉。
需要注意,国内是按额定蒸发量和额定热功率划分的,日本第62条是按传热面积 50 m² 划分的,两者的数字不能互相套用。国内热水锅炉同样按 TSG 11 装安全阀,与日本“120℃ 以下用泄压阀”的做法不同。具体条款请以 TSG 11-2020 现行条文和当地特种设备监管部门的要求为准。
安全阀不是唯一的超压保护装置。非回座型的替代方案,以及爆破片与泄压阀的组合使用,可以另行了解。
可以直接使用的内容
核对清单:比较两个安全阀
接受替代品或其他型号之前,尤其是数据表是日文的时候,可以按下面的清单逐项核对。
- 开启高度类别:是揚程式还是全量式?同时看型号系列,有的厂家两种类型用不同系列。国产替代时,看对方是微启式还是全启式,并核对开启高度,不要只看名称
- 额定排量:额定排量(kg/h 等单位),以及对应的介质、设定压力和压力条件
- 所需排量:阀门必须排出的流量。蒸汽锅炉要不小于最大蒸发量(国内按额定蒸发量等条款核对)
- 尺寸数据:全量式看喉部直径,揚程式看阀座口径,再看开启高度
- 介质和状态:饱和蒸汽、过热蒸汽、空气、气体还是液体,以及温度
- 设定压力、启闭压差和运行压力:正常运行压力是否比设定压力低得足够多
- 出口条件:向大气排放还是接入封闭系统,背压是多少
- 标准和法规:阀门符合哪一版 JIS B 8210,以及现场适用的锅炉或压力容器规范(国内如 TSG 11、TSG 21 等)
- 铭牌:公称直径、设定压力和排量与文件一致
- 阀帽和扳手:有无扳手、开放式还是密闭式(气密)阀帽,要与介质相适应
- 国内使用要求:用于国内的特种设备时,制造资质、型式试验、校验等要求是否满足,向设备使用单位和监管部门确认
给日方的提问清单
联系阀门厂家或设备供应商时,带着下面的问题,能更快得到明确的答复。
- 这个阀按 JIS B 8210 的定义,是揚程式还是全量式?
- 额定排量是多少?是在什么介质、设定压力和压力条件下得到的?
- 在同样条件下,替代品的排量是否不小于原阀?
- 符合哪一版 JIS B 8210?能否提供证书或试验记录?
- 喉部直径或阀座口径是多少,开启高度是多少?
- 阀的启闭压差设定为多少?建议运行压力相对于设定压力取多少?
- 是否适合我们的介质和出口条件(包括背压)?
下面是一封可以修改后使用的简短询问邮件(可直接发中文,也可请翻译译成日文或英文)。
主题:【设备名称/出厂编号】安全阀更换确认
本设备原装安全阀在资料中标为全量式(型号【型号】,口径【口径】,设定压力【数值】MPa)。贵司报价中的替代品为同口径的揚程式。请确认两种阀在【介质】、该设定压力下的额定排量,并说明所报阀门是否满足所需排量【数值】kg/h。另请告知该阀符合哪一版 JIS B 8210,并提供开启高度、喉部直径或阀座口径,以及相应的证书或试验记录。
本文的局限
- 文中引用的 JIS 定义来自2017年版。以 ISO 4126-1 和 -7 为基础的2025年版,措辞可能不同。
- “4~5倍”的排量比是日本某一家厂家给出的一般数字,要以实际数据表上的额定排量比较。
- 文中摘要的日本锅炉规则是日本法规。国内设备要符合国内的特种设备法规和标准;国内与日本的分类、术语只是近似对应,不是等同。
- 本文讲的是核对什么、由谁来判断,不是计算口径的方法,也不是安全阀整定、试验或更换的作业步骤。这些请交给阀门厂家和符合国内要求的有资质人员。
常见问题
日本锅炉上的安全阀和泄压阀有什么区别?
日本《锅炉构造规格》按锅炉类型和水温区分。蒸汽锅炉装安全阀,水温在 120℃ 以下的热水锅炉装泄压阀。水温 120℃ 以下的热水锅炉,如果在便于检查的位置设有泄压管,可以不装泄压阀;超过 120℃ 的热水锅炉要装安全阀。
国内的做法不同:热水锅炉也按 TSG 11-2020 装安全阀。读日方文件时,要分清文件里“泄压阀”和“安全阀”各自指什么。
安全阀为什么必须垂直安装?
弹簧和阀瓣是按垂直上下运动设计的。日本《锅炉构造规格》也规定,安全阀要直接装在锅炉本体上,阀杆垂直。Venn 的资料同样说明,安全阀原则上只能垂直安装,横装或斜装可能造成动作不良。
低于设定压力为什么会泄漏?
常见原因是阀瓣和阀座的密封面受损。杂质或水垢夹在阀瓣和阀座之间并划伤密封面,即使低于设定压力也会漏。
运行压力离设定压力太近,也会泄漏。Baker Hughes 的技术文章说,要保持阀座密封,运行压力一般应不超过设定压力的 95%。持续泄漏时,通常在定期检修(日本叫“定修”,teishu)时拆检阀门并确认整定值。
安全阀上的扳手是做什么用的?
用来手动抬起阀瓣,检查阀门能不能动作、有没有卡住。Venn 的资料称,只有入口压力不低于设定压力的 75% 时才可以操作。允许操作的压力和频率因产品而异,请看所用阀门的使用说明书。
国内的全启式,就是日本的全量式吗?
思路相同:阀瓣升得足够高,帘面积不再限制流量,流量由喉部决定。但“全启式”来自国内标准,“全量式”来自 JIS B 8210,欧洲资料里的 full lift 又是另一套分类。
三者的定义范围、试验方法和适用条件并不完全相同,所以只能说近似对应。请核对数据表上的定义、开启高度和额定排量,不要默认名称可以互换。
参考来源
- 日本规格协会:JIS B 8210:2025 安全阀(预览)(修订日期、适用范围、对应的 ISO 标准、产品标准的说明;日文)
- Venn 公司:安全阀技术资料(JIS B 8210:2017 定义、排量比、术语、扳手、安装方向;日文)
- Yoshitake:安全阀 FAQ(英文名称 lift type、full bore type)
- 日本厚生劳动省:《锅炉构造规格》(平成15年告示第197号)(安全阀的数量、位置和 JIS 符合性;日文)
- 日本厚生劳动省:关于《锅炉构造规格》部分修订的通知(2025年11月7日)(排量与最大蒸发量、有效排放面积 πDℓ;日文)
- Spirax Sarco:Types of safety valve(低升程、高升程、全升程;阀径 1/4 为全升程)
- Baker Hughes:Operational Basics of Safety Valves(Valve Magazine,2024年5月)(力的平衡、起跳动作、运行压力与设定压力)
- GB/T 12241-2021《安全阀 一般要求》;GB/T 12243《弹簧直接载荷式安全阀》(国内安全阀标准,使用前请核对现行版本)
- TSG 11-2020《锅炉安全技术规程》(国家市场监督管理总局,2020年10月29日发布)
日文原文本指南改编自 MONOSCOPE 面向日本读者撰写的文章:安全弁の揚程式と全量式の違い|仕組み・構造と使い分け
觉得有用?欢迎分享


