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上海申江阀门厂安全阀讲座五,安全阀原理

上海申江阀门厂作为一家老牌的上海安全阀企业。现特别为社会各界朋友设立安全阀讲座,详细解释安全阀知识。如有关于安全阀的问题,欢迎致电我厂,我厂为您安全阀的选型及询价提供最专业的指导。安全阀的原理 

   安全阀是一种自动阀门.当安全阀内介质压力超过规定值时,它自动开启;当其介质压力降低达到另一限定值时,又自动关闭。当阀门安装于压力容器上,被保护系统处于工作压力时,安全阀关闭(密封状态)  

此时作用在阀瓣上的弹簧力P1 为: 

P1 pA F

 式中:P 介质压力,MP  

-阀瓣上有效受压面积,cm2 

F0-为使阀瓣和回座压紧的向下附加力,MP 

阀瓣在阀座密封面上的压紧力F0 实际上已形成了作用力与反作用

力,以单位密封面积 计算,称为比压力,也称密封比压力。只要此压力足够大.就能保证阀门关闭件达到 必需的密封性。当被保护系统中介质压力升高且超过计算工作压力时,压紧力凡随之 减小,当比压力小到一定程度时,介质开始穿透阀瓣与阀座密封面,密封面形成微小 的间隙,进而局部产生泄漏,并由断续的泄漏而逐步形成连续地泄漏。随着介质压力 的进一步升高,阀瓣即脱离阀座向上升起,继而排放。当介质压力处于正常工作压力时,阀门在弹簧 P1 的作用下,重新关闭,即安全阀回座。 

在安全阀动作过程的各个阶段,其压力数值和容器正常工作压力间的相互关系  “最大允许工作压力”即用压力容器的有效厚度确定的压力容器的最高许可压力.其值有可能超过该容器的设计压力。为了保证运行设备的安全,安全阀整定压力不得大于压力容器的设计压力,因为容器是以设计压力作为超压限制的起始压力.只有在特殊需要时.压力容器的最大允许工作压力作为设备超压限度的起始压力.在正常运行时,安全阀处于密封状态。所以安全阀的密封试验压力应高于压力容器正常操作时的工作压力。 

对于移动式压力容器,为防止泄放装置动作频繁.引起泄漏。国家有关法规文件中规定安全阀的开启压力应为罐体设计压力的1.05

-1.10 倍,这与固定式压力容器是不同的。

按照作用原理,安全阀可分为两种类型:一种是主要用于液体的比例作用微启式安全阀,另一种是用于气体或蒸汽的两段作用全启式安全阀。当阀前压力变化时,这两种类型安全阀动作过程和性能是不同的 

一、比例作用微启式安全阀 

比例作用微启式安全阀,亦称为微启式安全阀,是随着容器内介质压力升高,阀瓣相应提升开启,在这类安全阀中由于没有辅助增加开启高度的专门机构,阀瓣开启的高度一般仅为阀座直径的1/20-1/40。其排量的截面积为阀瓣与阀座之间形成的环状间隙。微启式安全阀主要用于液体介质,因开启和关闭过程比较平稳.不致引起被保护系统内液体压力发生很大的波动,这对于充装液体的压力容器来说是适宜的。 

    微启式安全阀另一特点是排放量小,也可用在需要排出气体量较少的设备上,如小型空气压缩机,蒸发器及小型锅炉等被保护系统上使用。图2是微启式安全阀的动作特性原理曲线,它显示了开启高度和压力的相互关系。 

二、两段作用全启式安全阀 

两段作用全启式安全阀,亦称全启式安全阀,它除了上述微启式安全阀的一些力 学条件外,还具有增加阀瓣开启高度的专门机构。利用在反冲盘式阀瓣上的气体静压 力和气体流束的反作用力原理.使流束改变方向而转向其凸边。当气体等介质流束大 量冲击阎瓣下端面、随继而转向凸边时.所产生的反作用力即沿开启方向作用在阀瓣 上.所谓两段作用的第一阶段,其动作和比例作用式一样,但此阶段是很暂短的.随 着介质压力的升高,很快进人动作的第二阶段,即当阀瓣完全离开阀座密封面的瞬间, 介质的压力就作用在阀瓣的更大面积上,同时,气体等介质流束改变方向形成向上的 冲击动能,使阀瓣开启的比例均衡状态变为不均衡状态,安全阀阀瓣迅速开启到全启 高度而排放,如图24所示。在这类安全阀的设计 时,应力求使其比例开启的第一阶段尽量缩短,这 就要求应正确地解决和科学地选择辅助开启的专门 机构以及弹簧的特性等问题。 

全启式安全阀在第二阶段全开启后,排放而积 应大于或等于流道面积.若阀座喉径以表示。阀 瓣全开启高度以表示,则流道面积为,πd2/4,排 放面积为πdh ,由此,全启式安全阀应具有 h d / 4 的开启高度。它与微启式安全阀相比, 开启高度是10 倍,其排放能力的增加也就显而易见了。全启式安全阀适用于气体 介质,如过热器、储存气体或液化石油气等压力容器等安装使用。 

以弹簧式全启式安全阀的启闭件阀瓣的受力动作作为研究对象,具体分析安全阀 的动作原理:  

a. 当安全阀的整定压力大于被保护系统的工作压力时,阀门是处于关闭状态的。b.这时作用在阀瓣上的力有弹簧预紧力P1,弹簧、弹簧座、反冲盘、阀杆等零件重力因与介质工作力相比较小,故忽略,(只有当开启力很小时,才考虑)方向向下,介质的工作压力P,方向向上,再就是阀座对阀瓣的托力(压紧力),这个压紧力在密封面上所产生的比压力,保证了安全阀关闭件间有了必需的密封性。当系统中的压力升高且超过正常工作压力时,由于此时的弹簧预紧力和压紧力未发生变化,升高的压力就会使阀瓣上下受的平衡力被破坏(合力不为零)。此时阀瓣在介质升高部分压力的作用下,有向上作·功的趋向,使得关闭件密封面上的密封力随之减少:到介质升高到某一压力时,随着介质压力的进一步升高,阀瓣开始升起,介质压力升到一定程度,阀瓣打开也越发明显,就如图26所示。 

c.当介质压力P积聚到某一瞬间,阀瓣在反冲力的作用下,终于被冲到限定的开启高度,继而全量排放,使介质压力迅速下降,如图27所示。 

d.当介质压力P降低到小于弹簧力P1,阀瓣又会在弹簧力的作用下迅速地回落到关闭位置,使关闭件间又产生了密封比压力,阻止了介质从密封面间流出,安全阀又处在了新的密封关闭状态,使系统压力又回到了正常工作状况,图示4-1状态。按照动作原理,对用于液体的比例作用式(微启式)安全阀也有这样的动作过程,详见图示28,图示29,图示210 

图示为对微启式安全阀的样所作的全性能测试记录(合肥所检测中心测试) 图示为对全启式安全阀抽样所作的全性能测试记录(合肥所检测中心测试) b点(开始有位移)所对应的a点为开启压力值(0.709MPa),d点(达全开高度)所对应的c点值为排放压力值(0.766MPa),f点(位移为零)所对应的e点值回座压力值(0.646MPa),开启高度为Y10-Y09.6mm)。(Y0为原始位置值,Y10开启后的最高值

本期讲座就到这里,关于安全阀的其他知识,请听下堂安全阀讲座。