安全閥反沖效應(yīng)影響因素分析

1、安全閥反沖效應(yīng)影響因素分析弾汀L疋代荷式M閥安亍N反沖效應(yīng)是在聞芯JfV；后流111的件質(zhì)對反沖盤沖山而產(chǎn)生的.劇安全閥工作穗宦性有很大關(guān)系下面通過分析安亍旳IF穏址件（動(dòng)力學(xué)|的常響因秦尋找反沖效應(yīng)的B響因素e2.1安全閥工件穩(wěn)定性211簡介安全閥的動(dòng)作分丑牛階段*完全關(guān)閉階段.開啟階段，穩(wěn)定排放階段，回座階段，回屋后關(guān)閉嘶段.安全閥的工作穩(wěn)定性即動(dòng)力學(xué)規(guī)律.主要是描安全閥在開口回康過程巾的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，一殺要求浪放過程平穩(wěn)，快速.不產(chǎn)生振動(dòng)f主要是發(fā)靠和頻跳）.槻定性差的安全網(wǎng).開啟過程中琳出現(xiàn)吿陰.頻跳和顫掘.往往導(dǎo)鑫密封性能變差或甚亍出現(xiàn)相關(guān)構(gòu)件的損壞安金腳任開沖和排放過程中.魁菅出現(xiàn)頻

2、跳和顫振是衛(wèi)屋兒I作穩(wěn)定性好壞的重耍指標(biāo)之-反沖效應(yīng)能夠使樹安全閥打極鋌時(shí)間內(nèi)迅速Jfjfb對安全閥的工杵穩(wěn)宦性有極大的影響反沖效應(yīng)大，反沖效應(yīng)產(chǎn)生的升力才便斟安全閥迅速這也雄全翕盤安全閥帶仃反沖啟的總岡t反之.帯心式安錄側(cè)沒仃氏diu釘也就沒仃所謂的反沖效應(yīng).它戲能應(yīng)用到擺作爪力愛求平穩(wěn)的容器，對于高壓容器*大型容器以及安全灤放量大的巾、低壓脅器岡好選用全啟式安全帽.安全閥的反沖效應(yīng)和工作穩(wěn)工甲14關(guān).井析安金閔工菲穩(wěn)定性的影響因畫對尋找反沖數(shù)應(yīng)的序響因索有Jfi導(dǎo)作安全閥工作穩(wěn)定性影響因素研究研究或全性問題的前提是必碩沾楚安全閥屮訛體的流動(dòng)狀總、以及鉛構(gòu)對流體流動(dòng)的影響即安全押運(yùn)疔的機(jī)JB

3、問題.這對于研宛者束說車琳圉難山1制題的塑雜性.n何國內(nèi)外對這方面的研究較少.尤茸是“仃業(yè)規(guī)模的試臉研究更少，人多是理論分?jǐn)?這一般是由于安金n試臉時(shí)裝置的奧求非常高，一般的試総裝置報(bào)木無法重現(xiàn)安全購的真實(shí)匸柞狀況。郭大僑對電站鍋爐系統(tǒng)中安全閔的T怖動(dòng)態(tài)錐定性問題進(jìn)行了探討阿.認(rèn)為安全閥的排肚對安全閥匸作動(dòng)態(tài)穩(wěn)d件常響報(bào)人汁話的安全閥什顯既陡満足系統(tǒng)的要求.也能遷如安金閥杞開啟過程屮產(chǎn)生頻跳.如果安亍制扯扯選樣金合瑯，則圧便用屮就容易W懶撮刖鎖跳產(chǎn)丫瓏跳的總兇般對叮站丸給構(gòu)問趙利錄統(tǒng)問題a具屮給構(gòu)力向通常是安全閥粥箕剛度過人和背壓過大.而系統(tǒng)同索則訓(xùn)能足安全閥1過大.造成縈竦中的流量急劇變化而

4、產(chǎn)生動(dòng)態(tài)擾動(dòng)。安全閥的排量要與系貌排量相適應(yīng).不然開啟瞬間系統(tǒng)壓力可能會(huì)急速下降，壓力下降的幅度過大可能達(dá)到安全閥的回座壓力.致使安全閥關(guān)閉.但系統(tǒng)中產(chǎn)生超壓的流體井沒真正排放出來.于是系統(tǒng)壓力又會(huì)迅速上升,達(dá)到整定壓力就會(huì)導(dǎo)致安全閥再次開啟，即產(chǎn)生頻跳.文獻(xiàn)2刃通過研究彈簧剛度和排童對安全閥匸作穩(wěn)定性影響.簡化得到了個(gè)安全閥運(yùn)動(dòng)微分方程組，建芷了安全匸作穩(wěn)定性的條件方程。該文獻(xiàn)認(rèn)為，任安全閥的全開啟位置運(yùn)動(dòng)足穩(wěn)定的.而金部分開燈位置運(yùn)動(dòng)是不穩(wěn)定的：任運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定狀態(tài)，出現(xiàn)鹼孤和頻跳在所難免。該文獻(xiàn)據(jù)此提出了保持運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的兩個(gè)判宜準(zhǔn)則.即剛度準(zhǔn)則和排応裕度卅則井給出了址大允許彈後剛度和最大允許

5、排8:安全裕就的計(jì)算公式.國外在安全閥的動(dòng)力學(xué)規(guī)律方面的研究比IB內(nèi)早其中最先研究動(dòng)力學(xué)規(guī)律的文獻(xiàn)是康德拉契娃的安全閥專著呻】，作者在其專著中，專門研究了安全閥的動(dòng)力學(xué)規(guī)律,將安全閥運(yùn)行過程中的彈熒力、流束動(dòng)壓作用力和相對開啟高度結(jié)合起來提岀了兩種安全閥特件曲線，種是弾熒力與相對開心鬲度的關(guān)系：種特件曲線是流束動(dòng)爪作用力與閥芯開啟高度的關(guān)系.流束動(dòng)壓作用力是匸作介質(zhì)在排放過程中促使閥芯開啟的作川力.也定義為升力，升力農(nóng)達(dá)為升力系數(shù)與牌態(tài)力的乘枳.這里的掙態(tài)力實(shí)質(zhì)就足單獨(dú)作用在閥芯上的介質(zhì)壓力。利用升力特性曲線和彈熒力待性曲線在安全閥運(yùn)行過程中的相互變化關(guān)系.就對以判斷安全閥的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，例如，當(dāng)

6、升力大F彈熒力時(shí)，安全閥處于開心狀態(tài)：反Z安全閥處于關(guān)閉狀態(tài)。在木專著中.作者提出了流束動(dòng)壓系數(shù)p（也是所謂的升力系數(shù)）來表征作用任閥芯和反沖盤匕的升力打作用在閥芯上的靜壓的差別。流束動(dòng)壓系數(shù)p是流束作用任閥芯上的力同閥府、讚用差作川任側(cè)芯而枳上的掙爪作川力之比此外通過試驗(yàn)術(shù)到以F結(jié)論：p取決于閥門的結(jié)構(gòu)和流通部分的比例仃關(guān),并與開啟高度或相對高度有關(guān)。文獻(xiàn)32捉到彈簧式個(gè)閥在超爪保護(hù)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)|,為設(shè)計(jì)并預(yù)測安全閥的性能仃必要研究閥的動(dòng)態(tài)特性，作者利用-維模熨研究不同兒何參數(shù)對動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性的影響，如弾熒質(zhì)屋、幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)部零件、調(diào)整圈位置、波紋符等.分析結(jié)果提出了蒸汽流條件卜這吐參

7、數(shù)對閥開啟時(shí)間、最大升力和啊桿振蕩的影響效果。如果閥門是受到不恰片反壓力補(bǔ)償，它將變得不穩(wěn)定并且回座壓力減小。降低導(dǎo)環(huán)（上調(diào)節(jié)）位置調(diào)整，或提高噴嘴調(diào)整環(huán)（F調(diào)節(jié)圈）可以改善穩(wěn)定性、編短開啟時(shí)間、梶離升力和閥門開高和較人的扌l(wèi)*t陽尼對閥穩(wěn)眾性的影晌也得到了論證.運(yùn)用該模醴可為評價(jià)阻尼裝置的安全設(shè)計(jì)，消除不穩(wěn)定閥門的動(dòng)態(tài)行為.19SS年,AGKrivo血e3】對穩(wěn)態(tài)操作的安全閥的丁作穩(wěn)定性問題進(jìn)行了研充,井得到了安全閥穩(wěn)定性匸作時(shí)的判據(jù)。研究發(fā)現(xiàn).匸作穩(wěn)定性打聊簧剛度關(guān)系較大,在彈簧剛度較大的時(shí)候,安全閥的運(yùn)行是穩(wěn)定的:而當(dāng)對于彈簧剛度較小的侑形.極易導(dǎo)致安全閥閥芯進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。199

8、0年,法國學(xué)者BZiegler研究了流體相互作用的動(dòng)力學(xué)行為對安全閥作穩(wěn)定性的影響，安全閥穩(wěn)定性的研究匸要解決安個(gè)閥的攝動(dòng)問題作者引用f1980-19S8年間所完成的實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)，提出了彈熒戒荷式安全閥怖體的三種主耍KlW：流動(dòng)陰力和背壓、流動(dòng)過程相變、低液放昴操作。此外，在安全閥工作穩(wěn)定性的機(jī)理方面,提岀了流応變化導(dǎo)致的壓力波動(dòng)公影響安全閥的動(dòng)態(tài)花定性。歐洲學(xué)者S.D.Moni*對應(yīng)用于液體流動(dòng)中的安全創(chuàng)的作穩(wěn)定性進(jìn)行了分析研究,折出如果容器和閥入【I法蘭Z間的總爪損失超過英準(zhǔn)則極限值，安全閥將會(huì)不穩(wěn)定從而引起頻振。這個(gè)簡單的穩(wěn)定準(zhǔn)則足穩(wěn)定從而引起頻振。這個(gè)簡單的穩(wěn)定準(zhǔn)則足其中任API標(biāo)準(zhǔn)中

9、為3%,此準(zhǔn)則又稱為3%準(zhǔn)則.它有很大的約束性,只能用F液體而對氣體和兩相流不適用.文獻(xiàn)36提出介質(zhì)町爪縮性、縫隙住徑、顫振會(huì)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生形響.而形響址人的因素是流體介質(zhì)的性質(zhì)和彈熒剛度.關(guān)于安全閥的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性.還仃人從滿足相似珅論條件的模樂試驗(yàn)P和兩相流模V試臉阿等方血進(jìn)行研究。2.2安全閥反沖效應(yīng)的影響因素探討通過總結(jié)安全閥【.作穩(wěn)定性的形響因素,推測反沖效應(yīng)的主要影響因素有:調(diào)節(jié)IW的位置、反沖盤的面積、反沖盤的形狀、反沖盤昨閥群Z間的育壓叭禪簧的剛度、介質(zhì)爪力、流秋等等。111尸時(shí)何和實(shí)驗(yàn)條件有限,木文主空從F調(diào)節(jié)圈的位置、反沖盤形狀面枳和彈賢剛度打分析它們對反沖效應(yīng)的影響。卜

10、Ifii介紹下調(diào)節(jié)鵝、反沖盤和弾簧剛度對反沖效應(yīng)的影響。下調(diào)節(jié)圈F調(diào)節(jié)圈又稱閥朋調(diào)節(jié)，它通過螺紋被設(shè)置在閥庵外WL旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)圈可以改變調(diào)節(jié)IB上端面打閥座密封而之間的相對位置擰下調(diào)節(jié)圈固定螺釗,從露岀的螺孔伸入一根細(xì)螺絲刀之類的工具,即可撥動(dòng)調(diào)節(jié)IH上的輪齒,使調(diào)節(jié)圈左右轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)調(diào)節(jié)I的位置升高或降低。從而影響排放壓力和回座壓力。毎一次調(diào)整時(shí)，調(diào)節(jié)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度不宜過大（般轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)齒即可九每次調(diào)整后都應(yīng)將固定螺釘擰上,使其端部位于調(diào)節(jié)圈兩齒Z間的凹槽內(nèi)，既能防止調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，乂不対調(diào)節(jié)圈產(chǎn)t栓向用力。這類閥門金調(diào)試過程中往往會(huì)出現(xiàn)排放用力打冋座壓力相互干擾的不良現(xiàn)象阿下調(diào)節(jié)圈的調(diào)節(jié)原理是通過改變閥芯、反

11、沖盤和調(diào)節(jié)BHZ間通道的大小，進(jìn)而改變了安全閥開啟后氣體在閥芯、反沖盤和調(diào)節(jié)鵝之間腔室內(nèi)枳聚程度的大小。為下調(diào)節(jié)圈下障時(shí).爪力枳聚的程度縮小，作用在反沖盤上的壓力就會(huì)減小,反沖力也就減小因此降低下調(diào)節(jié)圈會(huì)降低安全閥的反沖效應(yīng).反沖盤對于全心式安全閥它JUfM助增加閥殆開心島度的專門機(jī)構(gòu)一反沖盤.它Z所以能幫助增加開高主要是利用了作用任反沖盤(相當(dāng)于擴(kuò)大了閥證的面枳)上的靜壓力以及流束的反作用力：反沖盤具有使流束改變方向的轉(zhuǎn)向凸邊,當(dāng)流束經(jīng)過反沖盤而轉(zhuǎn)向時(shí)，反作用力即沿開啟方向作用任閥繼上.任開啟的初始J介段.開啟是穩(wěn)定而均衡的：當(dāng)繼續(xù)開啟時(shí)壓力作用到閥議和反沖盤更大面枳上，同時(shí)流束改變方向,均

12、衡狀態(tài)變?yōu)椴痪矶顟B(tài)安全閥便總速的打丿到閥更的全JFV；咼度卻文獻(xiàn)卩1得到了反沖盤凸邊高度対升力系數(shù)的影響.據(jù)此可以得到凸邊島度對反沖效用的影響。安全閥受到的升力為啟FTP%/其中，卩為升力系數(shù)：。為喉徑：人為安全閥進(jìn)口滯止壓力:假設(shè)反沖效應(yīng)產(chǎn)T的升力為Frecoil,則輒coHFgiJ(2-2)兀中,4X%/為閥芯升力：a為閥芯氏能，彳為伺芯下面的介質(zhì)牌爪。綜合(21)和(2-必到：必/j=)p(%oo/2-3)可見反沖效應(yīng)產(chǎn)生的反沖力與升力系數(shù)有對應(yīng)的線性關(guān)系文獻(xiàn)中紂到了升力系數(shù)隨口邊高度的增加而升高，所以反沖效應(yīng)也隨凸邊高度的期人.反沖盤凸邊能夠依幕流束對閥芯的反作川力使升力大人增加，凸

13、邊使流束轉(zhuǎn)向閥芯升起的方向，就然帶仃轉(zhuǎn)向凸邊的反沖盤能大大捉髙安全閥的開嘉高度。凸邊越大使得轉(zhuǎn)向閥芯的流束越篡反沖力也就越人.反沖效應(yīng)的人小與反沖盤的面枳和作川在反沖盤上的壓力有關(guān)，反沖力隨面積的增大而增大反沖盤的形狀會(huì)形響介質(zhì)的流動(dòng)狀念:凸邊越大、折角（見圖2-1）越小.排放出的介質(zhì)住外腔室的的枳聚程度越大，反沖效應(yīng)越人。彈簧剛度對F彈簧直接載荷式安全閥,其動(dòng)作性能M簧來控制。處簧剛度對安全閥的動(dòng)作影響很大.彈簧剛度的選擇是否得當(dāng)直接關(guān)系到安全閥工作的正常打否,木文對丼簧也只限于對彈簧剛度的研究。如果艸簧剛度過大，安全閥開啟需要的壓力很大,容易限制安全閥的動(dòng)作，從而造成超樂導(dǎo)致啡故的發(fā)生：弾簧剛度過小，安全閥迅速打開，但回座玉力很小.極易造成介質(zhì)的浪費(fèi)。通過觀察全啟式彈簧安全閥的待性曲線圖22可以石出：在評貰剛度為Ki（剛度過大）時(shí)升力高于弾熒力的階段很飯，不難推出安全閥開啟后會(huì)迅速關(guān)閉多余的介質(zhì)沒冇被及時(shí)排放出來，這將引起安全閥的取復(fù)開啟和閥耨的霞蕩.導(dǎo)致安全閥進(jìn)入不穩(wěn)定工作狀態(tài)。在彈簧剛度為K）（剛度過小）時(shí),升力高于彈簧力的階段非常長,說明安全閥開啟后將很堆冋座.文獻(xiàn)21得