上海申江閥門(mén)廠(chǎng)作為一家老牌的上海安全閥企業(yè)。現特別為社會(huì )各界朋友設立安全閥講座,詳細解釋安全閥知識。如有關(guān)于安全閥的問(wèn)題,歡迎致電我廠(chǎng),我廠(chǎng)為您安全閥的選型及詢(xún)價(jià)提供最專(zhuān)業(yè)的指導。安全閥的原理
安全閥是一種自動(dòng)閥門(mén).當安全閥內介質(zhì)壓力超過(guò)規定值時(shí),它自動(dòng)開(kāi)啟;當其介質(zhì)壓力降低達到另一限定值時(shí),又自動(dòng)關(guān)閉。當閥門(mén)安裝于壓力容器上,被保護系統處于工作壓力時(shí),安全閥關(guān)閉(密封狀態(tài))
此時(shí)作用在閥瓣上的彈簧力P1 為:
P1 =pA 十F0
式中:P― 介質(zhì)壓力,MP ;
A -閥瓣上有效受壓面積,cm2;
F0-為使閥瓣和回座壓緊的向下附加力,MP。
閥瓣在閥座密封面上的壓緊力F0 實(shí)際上已形成了作用力與反作用
力,以單位密封面積 計算,稱(chēng)為比壓力,也稱(chēng)密封比壓力。只要此壓力足夠大.就能保證閥門(mén)關(guān)閉件達到 必需的密封性。當被保護系統中介質(zhì)壓力升高且超過(guò)計算工作壓力時(shí),壓緊力凡隨之 減小,當比壓力小到一定程度時(shí),介質(zhì)開(kāi)始穿透閥瓣與閥座密封面,密封面形成微小 的間隙,進(jìn)而局部產(chǎn)生泄漏,并由斷續的泄漏而逐步形成連續地泄漏。隨著(zhù)介質(zhì)壓力 的進(jìn)一步升高,閥瓣即脫離閥座向上升起,繼而排放。當介質(zhì)壓力處于正常工作壓力時(shí),閥門(mén)在彈簧 力P1 的作用下,重新關(guān)閉,即安全閥回座。
在安全閥動(dòng)作過(guò)程的各個(gè)階段,其壓力數值和容器正常工作壓力間的相互關(guān)系 。 “最大允許工作壓力”即用壓力容器的有效厚度確定的壓力容器的最高許可壓力.其值有可能超過(guò)該容器的設計壓力。為了保證運行設備的安全,安全閥整定壓力不得大于壓力容器的設計壓力,因為容器是以設計壓力作為超壓限制的起始壓力.只有在特殊需要時(shí).壓力容器的最大允許工作壓力作為設備超壓限度的起始壓力.在正常運行時(shí),安全閥處于密封狀態(tài)。所以安全閥的密封試驗壓力應高于壓力容器正常操作時(shí)的工作壓力。
對于移動(dòng)式壓力容器,為防止泄放裝置動(dòng)作頻繁.引起泄漏。國家有關(guān)法規文件中規定安全閥的開(kāi)啟壓力應為罐體設計壓力的1.05
-1.10 倍,這與固定式壓力容器是不同的。
按照作用原理,安全閥可分為兩種類(lèi)型:一種是主要用于液體的比例作用微啟式安全閥,另一種是用于氣體或蒸汽的兩段作用全啟式安全閥。當閥前壓力變化時(shí),這兩種類(lèi)型安全閥動(dòng)作過(guò)程和性能是不同的
一、比例作用微啟式安全閥
比例作用微啟式安全閥,亦稱(chēng)為微啟式安全閥,是隨著(zhù)容器內介質(zhì)壓力升高,閥瓣相應提升開(kāi)啟,在這類(lèi)安全閥中由于沒(méi)有輔助增加開(kāi)啟高度的專(zhuān)門(mén)機構,閥瓣開(kāi)啟的高度一般僅為閥座直徑的1/20-1/40。其排量的截面積為閥瓣與閥座之間形成的環(huán)狀間隙。微啟式安全閥主要用于液體介質(zhì),因開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程比較平穩.不致引起被保護系統內液體壓力發(fā)生很大的波動(dòng),這對于充裝液體的壓力容器來(lái)說(shuō)是適宜的。
微啟式安全閥另一特點(diǎn)是排放量小,也可用在需要排出氣體量較少的設備上,如小型空氣壓縮機,蒸發(fā)器及小型鍋爐等被保護系統上使用。圖2-3 是微啟式安全閥的動(dòng)作特性原理曲線(xiàn),它顯示了開(kāi)啟高度H 和壓力p 的相互關(guān)系。
二、兩段作用全啟式安全閥
兩段作用全啟式安全閥,亦稱(chēng)全啟式安全閥,它除了上述微啟式安全閥的一些力 學(xué)條件外,還具有增加閥瓣開(kāi)啟高度的專(zhuān)門(mén)機構。利用在反沖盤(pán)式閥瓣上的氣體靜壓 力和氣體流束的反作用力原理.使流束改變方向而轉向其凸邊。當氣體等介質(zhì)流束大 量沖擊閻瓣下端面、隨繼而轉向凸邊時(shí).所產(chǎn)生的反作用力即沿開(kāi)啟方向作用在閥瓣 上.所謂兩段作用的第一階段,其動(dòng)作和比例作用式一樣,但此階段是很暫短的.隨 著(zhù)介質(zhì)壓力的升高,很快進(jìn)人動(dòng)作的第二階段,即當閥瓣完全離開(kāi)閥座密封面的瞬間, 介質(zhì)的壓力就作用在閥瓣的更大面積上,同時(shí),氣體等介質(zhì)流束改變方向形成向上的 沖擊動(dòng)能,使閥瓣開(kāi)啟的比例均衡狀態(tài)變?yōu)椴痪鉅顟B(tài),安全閥閥瓣迅速開(kāi)啟到全啟 高度而排放,如圖2-4所示。在這類(lèi)安全閥的設計 時(shí),應力求使其比例開(kāi)啟的第一階段盡量縮短,這 就要求應正確地解決和科學(xué)地選擇輔助開(kāi)啟的專(zhuān)門(mén) 機構以及彈簧的特性等問(wèn)題。
全啟式安全閥在第二階段全開(kāi)啟后,排放而積 應大于或等于流道面積.若閥座喉徑以d 表示。閥 瓣全開(kāi)啟高度以h 表示,則流道面積為,πd2/4,排 放面積為πdh ,由此,全啟式安全閥應具有 h> d / 4 的開(kāi)啟高度。它與微啟式安全閥相比, 開(kāi)啟高度是5 -10 倍,其排放能力的增加也就顯而易見(jiàn)了。全啟式安全閥適用于氣體 介質(zhì),如過(guò)熱器、儲存氣體或液化石油氣等壓力容器等安裝使用。
以彈簧式全啟式安全閥的啟閉件閥瓣的受力動(dòng)作作為研究對象,具體分析安全閥 的動(dòng)作原理:
a. 當安全閥的整定壓力大于被保護系統的工作壓力時(shí),閥門(mén)是處于關(guān)閉狀態(tài)的。b.這時(shí)作用在閥瓣上的力有彈簧預緊力P1,彈簧、彈簧座、反沖盤(pán)、閥桿等零件重力因與介質(zhì)工作力相比較小,故忽略,(只有當開(kāi)啟力很小時(shí),才考慮)方向向下,介質(zhì)的工作壓力P,方向向上,再就是閥座對閥瓣的托力(壓緊力),這個(gè)壓緊力在密封面上所產(chǎn)生的比壓力,保證了安全閥關(guān)閉件間有了必需的密封性。當系統中的壓力升高且超過(guò)正常工作壓力時(shí),由于此時(shí)的彈簧預緊力和壓緊力未發(fā)生變化,升高的壓力就會(huì )使閥瓣上下受的平衡力被破壞(合力不為零)。此時(shí)閥瓣在介質(zhì)升高部分壓力的作用下,有向上作·功的趨向,使得關(guān)閉件密封面上的密封力隨之減少:到介質(zhì)升高到某一壓力時(shí),隨著(zhù)介質(zhì)壓力的進(jìn)一步升高,閥瓣開(kāi)始升起,介質(zhì)壓力升到一定程度,閥瓣打開(kāi)也越發(fā)明顯,就如圖2-6所示。
c.當介質(zhì)壓力P積聚到某一瞬間,閥瓣在反沖力的作用下,終于被沖到限定的開(kāi)啟高度,繼而全量排放,使介質(zhì)壓力迅速下降,如圖2-7所示。
d.當介質(zhì)壓力P降低到小于彈簧力P1時(shí),閥瓣又會(huì )在彈簧力的作用下迅速地回落到關(guān)閉位置,使關(guān)閉件間又產(chǎn)生了密封比壓力,阻止了介質(zhì)從密封面間流出,安全閥又處在了新的密封關(guān)閉狀態(tài),使系統壓力又回到了正常工作狀況,圖示4-1狀態(tài)。按照動(dòng)作原理,對用于液體的比例作用式(微啟式)安全閥也有這樣的動(dòng)作過(guò)程,詳見(jiàn)圖示2-8,圖示2-9,圖示2-10。
圖示為對微啟式安全閥的樣所作的全性能測試記錄(合肥所檢測中心測試) 圖示為對全啟式安全閥抽樣所作的全性能測試記錄(合肥所檢測中心測試) b點(diǎn)(開(kāi)始有位移)所對應的a點(diǎn)為開(kāi)啟壓力值(0.709MPa),d點(diǎn)(達全開(kāi)高度)所對應的c點(diǎn)值為排放壓力值(0.766MPa),f點(diǎn)(位移為零)所對應的e點(diǎn)值回座壓力值(0.646MPa),開(kāi)啟高度為Y10-Y0(9.6mm)。(Y0為原始位置值,Y10開(kāi)啟后的最高值)
本期講座就到這里,關(guān)于安全閥的其他知識,請聽(tīng)下堂安全閥講座。