具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥在線整定技術

1、具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥在線整定技術1彈簧式安全閥的工作原理及特點1. 1彈簧式安全閥的工作原理安全閥彈簧的預緊力ft通過閥桿傳遞給閥瓣上方，而系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的壓力作用在閥瓣下方，在ft的作用下 閥瓣的密封面與噴嘴密封面緊緊結合，從而起到密封作川。當系統(tǒng)的介質(zhì)的作川力fx與ft平衡時，閥門 開始起跳，即安全閥開始起座。起跳壓力等于，其中f表示閥門內(nèi)部寥件的機械摩擦力。當安全閥起跳排 放降壓，直至鍋爐容器內(nèi)的介質(zhì)的壓力降低到作用于閥瓣上的力小于彈簧的作用力時，安全閥才能冋座關 閉，其結果是保證鍋爐設備在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)工作。1. 2 crosby柔性閥瓣的彈簧式安全閥的結構特點山于crosby具有

2、柔性閥瓣的彈簧式安全閥是在閥瓣密封面背側加工了一道環(huán)形的凹槽，這就使閥瓣的密封 面具有一定的彈性，所以這類閥瓣叫做“柔性閥瓣”。從結構上比較，柔性閥瓣對于普通平面閥瓣的優(yōu)點在于： 降低了閥桿力的作用點，密封性能捉高。普通平面閥瓣的閥桿力作用點不但高于密封面，而h非直接作 用在閥瓣上。對于柔性閥瓣的閥門，閥桿力作用點降低到密封面以下，而且直接作用在閥瓣上。這種結構 上的改進使閥門的抗矗動能力人幅提高，也就是密封穩(wěn)定性人幅提高。換句話說，在閥門存在相同程度矗 動的情況卜一，柔性閥瓣閥門更不容易發(fā)生泄漏。這種性能已在安全閥實際運行中得到驗證。 “柔性閥瓣”結構不但捉高了運行密封性能，而且捉高了保持密

3、封性的運行壓力值。對于設計普通平面 閥瓣，當運行于壓力升高到閥門設定壓力（即整定壓力的95%）時閥門會出現(xiàn)“預泄”。對丁-彈簧式安全閥 來說，“預泄”的存在是正?，F(xiàn)象，而“預泄”的存在在一定程度上可以幫助彈贊式安全閥起跳。因此克 羅斯比公司將彈贊式安全閥的設計壓力與垠大運行壓力的差值定為5%以上。“柔性閥瓣”結構將系統(tǒng)圧力 導入閥瓣密封面背側的環(huán)形的凹槽并作用在與閥瓣密封面相對的環(huán)形斜面上，由于密封面具有一定的彈性, 隨著系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)壓力的升高，閥瓣密封面被系統(tǒng)的壓力向下推壓產(chǎn)生微小變形，并與噴嘴密封而緊密結合, 從而使閥門預泄點推遲。在保證閥門整定壓力準確的前提下、“柔性閥瓣”結構可以使閥門在

4、運行壓力達 到設定壓力96%以上仍然無泄漏"通過我們對crosby彈贅式安全閥整定校驗的結果統(tǒng)計農(nóng)明，柔性閥瓣 的安全閥的預泄點可以達到了整定壓力的98. 5%械至99%,而且起跳準確、冋座干脆、無泄漏現(xiàn)象。2. 柔性閥瓣的彈簧式安全閥的在線整定技術分析與探討依據(jù)電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程（嘰612-1996）的有關耍求，鍋爐安裝和大修完畢及安全閥經(jīng)檢 修后，都應校驗安全閥的起座壓力。純機械彈簧式安全閥可采用液壓裝置進行校驗調(diào)整，一般在75%80% 額定壓力下進行。經(jīng)液壓裝置調(diào)整后的安全閥，應至少對最低起座值的安全閥進行實際起朋復核。安全閥 應定期進行放汽試驗。鍋爐安全閥的試驗間隔

5、不大于一個小修間隔1。儀器在線測量方式是目前較為先進且普遍采用的方法。彈簧式安全閥的在線儀表測量裝宣的種類較多。如 英國furm/ntte公司于八十年代研制的trevttest安全閥檢測系統(tǒng)和crosby公司生產(chǎn)的便攜式液壓壓力整 定裝置（hspd）等。但它只能校驗出廠前或檢修后預定的起跳壓力是否準確，并不能檢驗起跳時間的長短、 起跳冋座壓力的高低、啟閉壓差的大小及動作過程中出現(xiàn)的問題。所以用此類裝置校驗的安金閥動作的準 確性，最終還要實際升壓加以驗證。2. 1彈費式安全閥在線測量整定裝置的設計原理彈簧式安全閥的開啟、關閉動作是依靠其進口端的介質(zhì)壓力變化和彈簧預緊力來使閥瓣自動 開啟及關閉。當

6、介質(zhì)壓力（內(nèi)壓）升高至其所產(chǎn)生的提升力比彈簧預緊力人時，閥瓣克服彈 贊預緊力自動開啟，泄放多余的介質(zhì)，隨著系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的壓力降低，乂由于彈費力的作用， 當內(nèi)壓降至安全值時，閥瓣自動關閉，泄放停止。根據(jù)這個原理，可以設想，在線（又稱熱態(tài)）測量或調(diào)整安全閥時，如果由外部提供一個向上的附加力， 則當介質(zhì)壓力與這個附加力的總和剛剛克服彈簧預緊力時，閥瓣同樣也會開啟，其至在沒冇介質(zhì)作用的離 線（乂稱冷態(tài)）條件下，單獨由外部附加力克服彈贊預緊力時，閥瓣也可開卅動作，圖1淸處地表示了這 種力的平衡關系。很明顯，我們可以看出，此吋閥瓣開啟動作的條件為：式中ft彈簧預緊力，n：fw安全閥起跳時加在閥桿上的外附加力

7、，n；px系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的壓力，mpa；s 密封而積，mm2；冷態(tài)時開啟動作壓力p為：則在熱態(tài)時開穴動作壓力p為：顯然，在一般情況下，如果能夠準確地測定附加外力fw,就可以根據(jù)已知的閥瓣面積s和系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的工 作壓力px,很容易地求得安全閥的開啟壓力p。這即為安全閥在線整定技術的設計依據(jù)和原理。2. 2彈簧式安全閥在線測量整定的技術依據(jù)根拯對彈簧式安全閥開啟動作特性的分析2,可以得出：在外加力fw的作用下，一個安全閥從關閉到開 啟，再由開啟到關閉的全過程中，外附加力fw的變化規(guī)律統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的作川力之和止好為彈費預緊力ft時，閥門微啟，增大了介質(zhì)作用面積s,使得用來克服彈簧預 緊力et的系統(tǒng)介質(zhì)的作用

8、力急劇增大，其結果在瞬間減小了外附加力fw,從而出現(xiàn)第一個特征拐點a。當外附加力譏逐漸減小而達到關閉點時，山于介質(zhì)作用而積忽然減小，為保持力的平衡關系，此時，外附 加力會出現(xiàn)瞬間回升現(xiàn)象，即第二個特征拐點b。上述兩個特征拐點a和b是在線條件下檢測彈簧式安全 閥開啟壓力、回座壓力的技術依擁。圖2（b）為冷態(tài)環(huán)境時的測試過程曲線，當安全閥未開啟z前，外附加力fw克服閥瓣靜態(tài)剛性力，當達 到開啟點以后，外附加力改為克服彈簧的彈性力，兩者隨時間變化的斜率不同，從而出現(xiàn)第一個特征拐點 c,同樣悄況,在安金閥冋座時也會出現(xiàn)另一個特征拐點d。這兩個特征拐點分別對應安全閥的開啟和冋座 動作位置點，這是作為冷態(tài)

9、條件下測試彈贊式安全閥開啟、回座壓力的技術依據(jù)。從以上分析町以看出，彈贊式安全閥在線測試技術的關鍵在于如何正確迅速地找到對應其開啟動作的特征2. 3柔性閥瓣的彈簧式安全閥的在線整定技術分析與探討 人為因索彩響對測鼠整定值的彩響h前，寶二發(fā)電公司現(xiàn)場采用的crosby公司生產(chǎn)的便攜式液壓壓力整定裝置（hspd），該測量裝習均須由 操作者人工判別安全閥起跳的特征點和活塞的瞬時壓力值，通過手工計算出最終結果，整個測量過程均需 多人密切協(xié)作參與，故測最結果的一致性受人為因索影響很大，測量精度難以確保。此類產(chǎn)品僅適用于自 己廠家生產(chǎn)的安全閥，對國產(chǎn)和其他廠家安全閥就顯得無能為力。九十年代起，國內(nèi)也出現(xiàn)部

10、分仿制盤， 在技術上并無太大突破，仍然存在測屋一致性差、測量精度低的缺點。nsh系列安全閥在線定壓儀系由北京邦備機電技術冇限公司及北京勞動安全技術裝備中心研制開發(fā)的新型 便攜式儀器，其基本工作原理等同于英國furman ite的trevi test安全閥檢測系統(tǒng)和crosby公司的便攜式 液壓壓力整定裝置（hspd）,但在設計和工藝上有重大突破。nsh系列安全閥在線校驗儀可在機組停運或運行的悄況下，僅需2 5秒開啟時間即可完成對安全閥進行在 線性能檢測和工作參數(shù)檢測，也可對經(jīng)檢測不合格的安全閥進行在線整定，可以測量和記錄安全閥的開於 壓力和安全閥所在位置系統(tǒng)介質(zhì)壓力等參數(shù)。 柔性閥瓣的密封血積

11、s對整定值的跨響“柔性閥瓣”結構是在閥瓣的密封面背側加工有-道環(huán)形的凹槽，使密封面具有一定的彈性，將系統(tǒng)壓力 導入閥瓣密封面背側的環(huán)形凹槽，并作用徃與閥瓣密封面相對的環(huán)形斜面上。隨著運行壓力的升高，閥瓣 密封面被系統(tǒng)的壓力向下推壓產(chǎn)生微小變形并與噴嘴密封面緊密結介，隨看壓力的増加，閥瓣密封面會山 其外徑對應的面積向其內(nèi)徑對應的面積變化，從而使閥門預泄點推遲。因此，引起柔性閥瓣的彈簧式安全閥的密封面積s的變化的因素主要冇以下兩個方面。其一，隨著具有柔性閥瓣的彈贊式安全閥的解體研磨檢修，使得閥瓣的密封面積s逐漸増大，系統(tǒng)內(nèi)的介 質(zhì)壓力px對閥瓣所產(chǎn)生的作用力fx逐漸增大,勢必造成柔性閥瓣的彈簧式安

12、全閥的開啟床力p的測量結 果偏小。所以，如氏期不加以修正，可能引起安全門的拒動。其二，由于柔性閥懈結構使得密封面具冇一定的彈性，隨著系統(tǒng)介質(zhì)的壓力和溫度的升高，閥懈密封面一 方而在系統(tǒng)介質(zhì)所產(chǎn)生的向下推壓力的作用下發(fā)生微小變形，另一方而閥瓣的密封而隨其溫度的升薛發(fā)生 膨脹變形，其結果是引起柔性閥瓣的密封面積s發(fā)生變化。在人多數(shù)安全閥在線整定裝置的設計中，安全閥的密封面枳s被視為定值，安全閥的密封面積計算的一個近似公式，它是綜合考慮了各種因素而捉出的，它與理論計算和實際整定過 程中的安全閥的密封面積均存在有一定的差距。經(jīng)過計算分析可以得出，如果僅不考慮系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的工作壓力px變化對柔芯閥瓣的密封

13、面積s的影響的條 件下。具冇柔芯閥瓣的彈簧式安全閥開啟壓力在線測量的相對謀差值已大于2%,遠遠超出了安全閥整定 的起燉壓力允許范圍為整定壓力值的1%的規(guī)定3。山此可見，在彈簧式安全閥在線測量整定過程小，系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的工作壓力px對柔性閥瓣的密封面積s的彩 響還是相當嚴重的，如不加以考慮，就勢必造成安全閥的拒動或誤動，嚴重威脅著設備的安全。因此，對于具冇柔性閥懈的彈簧式安全閥在線整定的關鍵是準確確定安全閥的密封面積。對于彈簧式安全閥來講，彈簧的壓縮（放松）與壓力的理論關系是一個重要的參數(shù)。它是安全閥廠家必須捉 供的。它表示彈簧正向或反向旋轉調(diào)整螺母一周，其安全閥起跳壓力值升高或降低af，此值為理論

14、標準 值，但必須注意不同的安全閥此值是不同的。利用安全閥的該巫耍參數(shù)即可計算岀安全閥的密封面枳和當 前安全閥的起跳壓力。計算的具體過程為：在系統(tǒng)介質(zhì)的工作壓力px的情況下，使川安全閥在線整定裝邏, 安金閥起跳動作時加在閥桿上的外附加力為ew1：在保持系統(tǒng)介質(zhì)壓力px穩(wěn)定的條件下，調(diào)節(jié)安全閥調(diào)整 螺母一周后，此時安全閥起跳時加在閥桿上的外附加力為fw2,安全閥的起跳壓力變化為 f （視其為矢 量,即增加為+,減小為一）。此方法必須保持在系統(tǒng)介質(zhì)床力穩(wěn)定的前捉下進行，它避免了大量的實際測量和訃算工作，實現(xiàn)了安全閥 的密封面積未知的情況下對起跳動作壓力的在線測呈。需要指出的是，此方法計算得到的面積s已不是完 全意義上的安全閥的密封而積，它是整合了整個測試過程中的所有影響密封而積的因素后得出的數(shù)值，所 以，由此得到的女全閥的開啟動作壓力更接近于實際動作值。經(jīng)過現(xiàn)場的實際測試，采川此方法得到的女 全閥的開啟動作壓力較常規(guī)方法要準確的多，與實際開啟動作壓力的誤差在1%以內(nèi),符合有關標準規(guī)定 值。3結束語對于彈簧式安全閥在線測量整定技術的關鍵在于如何正確迅速地找到對應開卅動作的特征點。采用nsh系