安全阀是保证锅炉、压力容器及压力管道等承压装置和设备安全不可缺少的主要设施之一,被视为生产系统的最终泄压装置,也称为超压保护的最后一道防线。在超压情况发生时,安全阀泄放功能的正确执行显得尤为重要。研究人员为了保证安全阀功能的正确执行,对于安全阀的改进优化也一直没有停歇。20世纪80年代末,欧洲提出了功能安全的概念,目的是控制、避免和减轻风险的发生,保证人员、财产和环境的安全,后来又提出了功能安全的基本标准IEC61508。我国在2006年提出了我国的功能安全标准GB/T20438,将功能安全的理念引入了中国。功能安全的概念一般应用在电气电子和可编程电子安全相关系统中,对于纯机械产品,比如安全阀的设计同样具有指导意义。本文基于功能安全理念,对安全阀进行优化设计,目标是提升安全阀的安全完整性等级,确保其安全泄放功能能够更加稳定地执行。本文建立了安全阀的功能安全相关概念,探究了安全阀安全完整性等级的计算方法,并采用FMEDA分析的方法探究安全阀各部分对于安全完整性等级的影响。结合上述研究提出了安全阀的功能安全设计优化方向:安全阀机械结构可靠性提升和针对安全阀内漏设计安全阀内漏在线监测系统,其中对于安全阀内漏检测方法的研究为本文研究重点。基于安全阀机械结构可靠性提升,本文进行了安全阀失效模式和影响FMEA分析,确定各个环节的失效模式。根据金字塔模型对安全阀各单元的可靠性、系统的可靠性进行评估,并最终提出安全阀可靠性提升的研究设想。基于安全阀的内漏失效,本文提出了安全阀内漏在线监测系统的研究方向,主要进行了安全阀内漏检测方法的研究。本文建立了安全阀内漏模拟实验台,根据声发射检测原理,探究了安全阀内漏声发射信号频率特征、泄漏声发射信号影响因素(入口压力、漏孔大小、漏孔数量等)。并根据前人拟合出的安全阀内漏泄漏率计算公式进行推导,提出了新的拟合公式,通过实验分析了公式的有效性。同时,基于哈特曼发声器原理设计了共鸣空腔结构,提高了安全阀内漏检测的灵敏度,使检测精度得到提升,能够测得微小泄漏。最后,探究了同一管路的干扰问题。