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安全閥試驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)

文檔作者：劉貴全繆利群等文檔來源：哈爾濱鍋爐閥門有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月08日
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閥 門
安全閥試驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)
V
哈爾濱鍋爐閥門有限責(zé)任公司 劉貴全覃利群寓墨焰
T 13
7"／-／ 9 ，弓
摘要本文所提供的安全閆試驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于可壓縮的介質(zhì)·按假定理想的聞門運(yùn)
行睛況，確定試驗(yàn)臺壓力容器的足寸，這樣，確定一個最小的尺寸，而使被測量的安全閽性能是閥『1
本身的性能．而不是試驗(yàn)設(shè)備的性能。
敘詞 安全問簍 !曼試驗(yàn)設(shè)備
- _ — ， 一- - - — — _ ● 一
1．前言
·安全閱是根據(jù)整定壓力或排放壓力以及排
放能力而確定其用途的。對于可壓縮介質(zhì)，如蒸
汽、空氣或其他氣體，常規(guī)定其回座壓力或啟團(tuán)
壓差 ASME標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鍋爐的啟閉壓差。反
應(yīng)堆、壓力容器以及其他一些使用壓力流體的
設(shè)備，在設(shè)計(jì)時要參照ASME標(biāo)準(zhǔn)，除保證標(biāo)
準(zhǔn)的推薦值外，還要考慮其必要的安全性及經(jīng)
濟(jì)性。為保證閥門按設(shè)計(jì)的實(shí)際情況進(jìn)行試驗(yàn)，
要求有足夠的試驗(yàn)設(shè)備或試驗(yàn)臺。一些閥門的
排放能力和閥門的設(shè)計(jì)計(jì)算是由美國全國鍋爐
和壓力容器檢驗(yàn)師協(xié)會的試驗(yàn)室或制造廠的試
驗(yàn)室，或在一個獨(dú)立的但有充足可用介質(zhì)容積
的試驗(yàn)設(shè)備上確定的。一般情況下，閥門的計(jì)算
已得到認(rèn)定，排放能力通常與孔口尺寸和全行
程尺寸成比例。閥門的排放能力一般是通過試
驗(yàn)確定的。
對于不可壓縮介質(zhì)，如液體，能量不存在于
壓縮過程中，因此行程與應(yīng)用的力成正比。這
樣，液體試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)直接與泵的排放能力有
關(guān)。對于可壓縮的介質(zhì)，能量儲存于壓縮過程
中，當(dāng)達(dá)到泄放壓力時，介質(zhì)突然泄放，發(fā)生爆
破動作。因此在這種情況下試驗(yàn)設(shè)備必須能夠
給予閥門的動作、行程及回座壓力等充分指示
在小的試驗(yàn)臺上，沒有設(shè)計(jì)如何測量排放能力，
在大的試驗(yàn)室中，又沒有足夠的介質(zhì)源(如空氣
或蒸汽)維持閥門動作。
2．方法
為了對安全閥進(jìn)行數(shù)學(xué)方面的分析，已經(jīng)
、
-
內(nèi)
研究出各種動力模型。這些模型通常適合于一
種特殊閥門的設(shè)計(jì)，因此沒有利用小試驗(yàn)臺進(jìn)
行計(jì)算，或者說根本沒有考慮試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)
能試驗(yàn)各種各樣的安全閥，而不是一種特殊型
號的閥門。首先最簡單的處理是使問題轉(zhuǎn)化，假
設(shè)一理想動作的閥門，如果閥門在試驗(yàn)中以這
種方式動作，就可以確信閥門在實(shí)際應(yīng)用時的
運(yùn)行是按設(shè)計(jì)進(jìn)行動作的。然后設(shè)計(jì)它所需要
的最小尺寸試驗(yàn)臺 當(dāng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整閥門后，可靠
地測出閥門動作。這種近似法有比用動力學(xué)閥
門模型更簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算的優(yōu)點(diǎn)。這個方程式
是時間的一次導(dǎo)數(shù)，代替二次導(dǎo)數(shù)。通過規(guī)定整
定壓力、行程曲線的時問性能和啟聞壓差使閥
門動作參數(shù)化。然后規(guī)定試驗(yàn)臺的尺寸，測量這
些參數(shù)。這個計(jì)算是與理想閥門動作相一致的。
雖然它們?nèi)匀皇欠蔷€性的，但方程式很容易解。
工況是單調(diào)的，不是振動的。在最簡單的情況
下，甚至可以在關(guān)閉的形式下分析解，得出好的
“球場”(BalI Park)概算值，滿足更多的用途。
3．試驗(yàn)介質(zhì)的特性
最常用的試驗(yàn)介質(zhì)是接近于或在飽和條件
下的干飽和蒸汽和在環(huán)境溫度下的空氣。假設(shè)
理想氣體定律是在認(rèn)定的范圍內(nèi)有效的
P 一znRT (1)
式中P——測量壓力，psia(kPa，abs)
— — 體積，ft (m )
z——壓縮系數(shù)
”—— 克分子量，Ibms( ra)
n 斯 懶
，7 盼
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閆 門 1997年第2期
，，zo——分子量(空氣的，，z。= 28．97，蒸
汽的m。一18·02)
R——?dú)怏w常數(shù)(R= 10．73(8．313))
．
— — 溫度，R( )
對于遠(yuǎn)未達(dá)到臨界點(diǎn)的空氣， 1，對于
干飽和蒸汽，理想氣體定律必須用一個Jl缶界壓
力系數(shù)來修正。按照ASME第5版蒸汽表所提
供的蒸汽狀態(tài)的方程式，對于蒸汽用沒有修正
的理想氣體定律計(jì)算，將有l(wèi)0％ ～ 20％ 的誤
差，但若用一個臨界壓力系數(shù)．能使誤差小于
1％。因此對于蒸汽是在飽和線上運(yùn)行，系數(shù)
可以認(rèn)為是壓力單獨(dú)作用的(圖1)。由于 的變
化作用很緩慢，可把它看成是常數(shù)，在任一閥門
動作過程中，都等于它在開始壓力時的值。對于
空氣， ≈ 1，對于蒸汽， 在前面以及圖1中巳
作了說明。其他所有的介質(zhì)常數(shù)在表1中列出。
圖1 干飽和蒸汽的臨界壓力系數(shù)對壓力的曲線
另一個與熱力學(xué)相關(guān)的假設(shè)是絕熱膨脹和
壓縮，應(yīng)通過檢查熱慣量確定。如果
C V》f， (2)
那么絕熱假設(shè)是正確的。
式中 C 一定容比熱
P—— 密度
t——閥門動作或?qū)嶒?yàn)的時問
— — 熱導(dǎo)率
，——線性行程特性
式(2)是流進(jìn)系統(tǒng)的熱量與升高系統(tǒng)溫度
所必須的熱量相比較，如果藏進(jìn)的熱量與所需
的在所考慮的時問周期上相比是小的，那么系
統(tǒng)是絕熱的。為了再一次確定與式(2)所提到
的有關(guān)尺寸，用表1中所給出的數(shù)值在典型的
條件下，用V≈ ，。，t≈0．5s(1．39×10 h)。由
于式(2)的右邊是左邊的1 ，所以-對于空氣，
r一1．7in(0．043m)，對于干飽和蒸汽， 一
1．5in(0．013m)。這也表明，絕熱假設(shè)是正確
的。對于空氣，體積下降了1 ，約5in (8．0×
10- m。)。對于蒸汽，體積下降了約0．13in。(2．0
×10 m。)，它們遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于試驗(yàn)用的容器體積。
可以在容器中的任一點(diǎn)做這種假設(shè)，所以安全
閥的試驗(yàn)過程是絕熱過程。
第3個假設(shè)是通過安全閥噴嘴的流動是絕
熱等熵過程，而且流動速度達(dá)到聲速。所以在與
流動方向成直角的很小區(qū)域流量受到阻礙：與
流體力學(xué)邊緣條件一致。流量質(zhì)量為
[-_
W=KAP^／ (3)
■
c— √r《r車 J
一520(3．95)
式中Ⅳ — — 流量質(zhì)量(可溯出)，lb／h(kgm／
～ h)
— — 排放系數(shù)
A—— 喉部面積
P—— 上游驅(qū)動壓力
r—— 比熱比(表1中給出)
排放系數(shù) 近似于常數(shù)，與闊門的行程、
介質(zhì)及壓力無關(guān)，所以采用平均值，取K =
o．897，作為某些閥門行程的函數(shù)。
4．試驗(yàn)臺
一般的試驗(yàn)臺如田2所示，介質(zhì)從介質(zhì)源
流出來(通常介質(zhì)源是一部壓縮機(jī)或鍋爐)流
人蓄勢器，然后通過一個試驗(yàn)控制闋進(jìn)入試驗(yàn)
容器，并由裝在試驗(yàn)容器上的安全閥向外排放。
試驗(yàn)控制閥通常是球閥，操作者用手輪控制進(jìn)
行試驗(yàn)．這是兩個容器的系統(tǒng)，l當(dāng)介質(zhì)源攆放能
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1997年第2期 闊 門
裹】介質(zhì)參數(shù)
力較小時，這個系統(tǒng)有可觀的優(yōu)點(diǎn)。如果控制閥
足夠大，動作足夠快．就能產(chǎn)生大量臃流。簡單
一點(diǎn)的狀況是一個試驗(yàn)容器，能直接供給控制
閥的介質(zhì)源而不需要蓄勢器貯罐 最簡單的狀
況是介質(zhì)源的出力很小，以至于在安全閥排放
過程中可以忽略不計(jì)。這就是在關(guān)閉條件下能
夠進(jìn)行分析的情況。
r(= 舟麟
圖2 試驗(yàn)臺外形的變量標(biāo)記
在生產(chǎn)的任一試驗(yàn)設(shè)備上，安全閥常安裝
在截止閥后面，以便可以得到常規(guī)的情況，確定
有效的截止閥公稱尺寸，這樣，在安全閥之前不
會產(chǎn)生截流。進(jìn)人試驗(yàn)容器的流量應(yīng)該是多渠
道的，以便介質(zhì)能完全混合，流體動能消散，溫
度迅速得到平衡。容器也應(yīng)該和實(shí)際的一樣是
球形的，密封良好，以保證所需的熱力學(xué)假設(shè)有
效。保護(hù)管應(yīng)在遠(yuǎn)離任一氣流一端很好地插入
試驗(yàn)容器，以防止速度的變化。對于蒸汽，應(yīng)該
考慮保護(hù)管的水頭。試驗(yàn)容器應(yīng)有足夠的地面
固定點(diǎn)，以便不能因反作用力而移動。運(yùn)行試驗(yàn)
臺的啟動壓力通常低于泄放點(diǎn)或突跳點(diǎn)的壓
力，試驗(yàn)容器中的介質(zhì)達(dá)到整定壓力前一直進(jìn)
行絕熱壓縮。整定壓力就是在這個壓力下閥瓣
開始提起，這也叫做突跳壓力。預(yù)突跳絕熱壓縮
加熱了空氣并驅(qū)使蒸汽輕微過熱。假設(shè)在過熱
區(qū)域，蒸汽維持在接近飽和點(diǎn)，如果啟閉壓差的
范圍可測量，且有足夠的爆破熱量產(chǎn)生，這種假
設(shè)就成立，即啟動的儲存壓力比試驗(yàn)容器的壓
力高得多。在預(yù)先爆破時間里絕熱地壓縮過程，
完全加熱了試驗(yàn)臺的蒸汽。如果出現(xiàn)水且弄濕
了閥門，整定量比較大，那么預(yù)先的爆破熱量不
足，或者說試驗(yàn)臺對閥門太太 以至于啟閉壓差
不可測。
關(guān)鍵是確定整定點(diǎn)。對一個設(shè)計(jì)得體的試
驗(yàn)臺，要觀察其足夠的行程，并能測量啟閉壓
差。試驗(yàn)容器中的變量是壓力P、溫度7和體積
。相應(yīng)的在兩個容器系統(tǒng)對于蓄勢器是P 、
和 ，試驗(yàn)容器中的每一點(diǎn)P和 通過絕熱關(guān)
系聯(lián)系起來
1 一
7 — = 常數(shù) (4)
，
所以體積是一個獨(dú)立的參數(shù)。對于一定壓
力范圍和一定尺寸的安全閥，需要確定的是體
積 。
5．假設(shè)的閥門動態(tài)(動力學(xué))
對于一個包括能源完全的計(jì)算或兩個試驗(yàn)
系統(tǒng)， 個適當(dāng)閥門動作的假設(shè)是臨界計(jì)算 假
設(shè)的動力學(xué)能夠通過5個參數(shù)完全參數(shù)化，3個
是時間問隔，2個是百分?jǐn)?shù)，而且應(yīng)用于與被考
慮的孔口相適應(yīng)的全行程(圖3)。第一個時間
閫隔tt是閥門打開行程到x-所需的時間(x
一F-× 全行程， 是第一個引進(jìn)的百分?jǐn)?shù))，
第二個時間問隔t：是閥門排放后行程到xz所
需的時問(x 一F。× 全行程， 是第=個百分
數(shù))t第三個時間間隔ta是閥門從x。到全關(guān)}jj
的時間。假設(shè)行程在這3點(diǎn)之聞是線性變化，因
為只有通過安全閥排放出的質(zhì)量比是重要的，
其他的考慮影響不大。另一個假設(shè)是阻力場為
圓柱形的區(qū)域，在壘行程的情況下與孔口面積
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閥 門 1997年第2期
相等。全部的孔口面積作為實(shí)際的ASME孔口
面積，由制造廠家在所制造的產(chǎn)品中提出。對于
平閥座的閥門，這種阻力面積的假設(shè)已被證明
有+ 3％ 的誤差。因?yàn)檫@個面積不是實(shí)際的最
小的回轉(zhuǎn)面積，這個誤差通過實(shí)驗(yàn)室確定的排
放系數(shù) 來補(bǔ)償。對于一個適當(dāng)整定有正確啟
閉壓差的閥門，這些參數(shù)可以在一個太容積的
試驗(yàn)臺上確定，然后又常常確定最小的試驗(yàn)臺
尺寸，在這種情況下，試驗(yàn)容器的體積必須能夠
觀察這些性能和壓差。
是
對聞
圖3 假設(shè)的閥門動力學(xué)參數(shù)
x = F × X f X2= Fz× Xm
計(jì)算時采用下列值
tl= 0．010s
t2= 0．133s
t3一O．050s
Fl一0．6
F2— 0．4
這些是對整定好的閥門提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中
粗略確定的。通過在allieel的以及其他場合的
試驗(yàn)表明，這些值得出的結(jié)果精確到lo 。
6．舉例
最簡單的例子是一個容器系統(tǒng)，能源可以
忽略不計(jì)。規(guī)定介質(zhì)通過安全閥流出試驗(yàn)容器
時，時問t一0時打開，由式(3)
r—
一一AP4~KC。 (5)
由式(1)和(2)對試驗(yàn)容器得出
一
P Vmo (6)
T Rz 。‘
從式(4)中得到質(zhì)量損失率，然后給出試
驗(yàn)容器中的質(zhì)量變化
一
一dt 一瓦 dl亍PJ)一一W一 “(7 )
或者 d(P‘】一一A了P亍 R√未髓(8)
應(yīng)注意，安全閥喉口面積A是P和丁的時
間函數(shù)。
由式(4)，在中閫任一時刻丁的值是
丁一
字 (9)
所以
=
~
1I 1) ㈣
和
√ T=c 字、( T二專P 7 l) Ⅲ
設(shè)
Q= P÷ (12)
式(1)變成
一一AQ字 R 2TjP
， c (1 3)
由
Jf q dQ平—一一． R^ 尸l-~；KCI A(州
。
¨
寧一Q 字
一rq Q (14)
一一If — 』1 -- 塾 0 f／A(Lt)一at(15)
" u
～ =j
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1997年第2期 閥 門
積的影響，閥門的行程是時間的函數(shù) ( )，面
積A( )是
。。。● 。。?！?。__ ●- 一
( )一√ 4 A rX(f) (17)
式中 ，是安全閥的孔口面積．這是阻力面積
的假設(shè)，x( )在圖3中表示出來，全行程是xⅢ
● ● _?！?。_ 。。。。。。。。。一
； A n《，韋
P．= P + P?
Pr： BP+ P? (18)
式中 P—— 整定壓力，psig(kPa，gage)
P? —— 大氣壓力，psi(101．4kPa)
B—— 壓差系數(shù)(B=0．93為7％ 壓差t
B一0．96為4％ 壓差)
如果整定壓力很高，以至于P? 可以忽略
不計(jì)，那么所需的體積與整定壓力無關(guān)。另外有
一個與最初的溫度和壓縮能力有微弱關(guān)系的平
方根。用前面提到的時問和行程系數(shù)，圖4為簡
整定壓力
圖4 在單試驗(yàn)謇器系繞中對于空氣在沒有預(yù)壓縮且
忽略氣源試驗(yàn)容器的體稠對整定壓力的曲線
R= (1B 6in=或119．99cm ) =(12 85inz或82 90era2)
P=(7 417in0或47 9Zero0) N =(5．047L 或32 5 6cm )
M =(4．187in 或27．01era ) L=(3 317in~或21 40era2)
K f2 1381 或13 7 m ) ，=c1 496 或9 65cmD
H = (O 91 27m0或5 8 9era )
單計(jì)算的結(jié)果。對于空氣始于室溫T =
650下(18．3℃)時，沒有預(yù)爆破壓力。圖5給出
了同樣對于蒸汽始于飽和條件下的情況t任一
預(yù)先爆破的熱量相依性比較小。式(1 6)給出了
對于介質(zhì)源排放能力很低的試驗(yàn)臺，這是試驗(yàn)
容器所需體積的一種較好的估算方法。對于給
定孔口面積的安全閥t 值敏感地取決于一個
時間值，安全閥在這個時間值里排放質(zhì)量。
圖6為空氣壓差7％ 和蒸汽壓差4％ 的狀
態(tài)，在給定閥門P 的情況下，試驗(yàn)容器與t。的
關(guān)系，與時問的關(guān)系曲線是線性的。某種試驗(yàn)表
明，最小時問值 ：≈0．133S，是動態(tài)平衡。不管
尺寸如何，任何有明顯行程的閥門動作是一樣
的。由于這種觀察沒經(jīng)論證，應(yīng)更精確地進(jìn)行校
對。圈7表示了同一閥門在 一o．133S時與壓
差的關(guān)系，及容器尺寸與壓差的關(guān)系
7．計(jì)算
當(dāng)介質(zhì)源是有效的，式(7)為
警=W 一W (19)
整定壓力
罔5 在 試驗(yàn)容器系統(tǒng)中對于蒸汽在沒有預(yù)壓縮且
忽略氣源試驗(yàn)容器的體積對整定壓力的曲線
囂蛙啦坤
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閥 門 1997年第2期
時閬 (·)
圖6 在沒有氣源-閥門孔口壓力為lOOpsig
(589-5kPag)-蒸汽為4 啟閉壓差和空氣為7 房閉
壓差的情況下試驗(yàn)容器的體積對f。的曲線(其他的閥
門參數(shù)在本文中已提供)
圖7 對于一個孔口壓力為lOOpsig(689．5kPa g)的閥
門在沒有介質(zhì)源空氣和蒸汽時試驗(yàn)容器的體積對啟閉
壓差的曲線(其他介質(zhì)參數(shù)按本文所提供)
式(13)為
一一
Ao~+r R t 2T ,P ,LTz
，
l c
+ Rf 王 二1-r1 (20)
m o ，
因?yàn)閞是不可積分的，式(2O)可由解析算
出。由于膨脹變動的不規(guī)則，全部計(jì)算通過計(jì)算
機(jī)進(jìn)行。當(dāng)介質(zhì)源是常數(shù)，即 = 一常數(shù)，
只有式(2O)需要解?？諝庠囼?yàn)容器的體積結(jié)果
如圖8所示，對于空氣的介質(zhì)源，整定的速率
500scfm(14．16stdm。tmio)，它可轉(zhuǎn)變?yōu)?6／hr
(kgm／hr)。對于蒸汽，速率為25001b／hr
(1134kgm／h)。因?yàn)槭峭ǔ５脑囼?yàn)設(shè)備，這些是
相對小的介質(zhì)源。在所有的情況下，起始壓力是
整定壓力的2O ，低于回座壓力或重新關(guān)閉壓
力。如整定壓力為lOOpsi g(689．5kPa g)，啟閉
壓差為4 ，重新壓力為96psi g(661．9kPa g)，
那么，起始壓力定為76psi g(524．OkPa g)。當(dāng)
閥門排放時，在試驗(yàn)容器中有一個預(yù)爆破熱量
Ⅳ
口-
L20
90- ＼
— ～ o
50-
— P
{ N
30_
一 、 ； l
一 、、、
O ／ 一 、
ido zdo sdo 。4oo 5c
鼓壓力
圖8 空氣介質(zhì)源為500scIm(14．15std m ／rain)，啟動
壓力為2O 的整定壓力．低于關(guān)閉壓力或啟閉壓差的
試驗(yàn)容器的體積對整定壓力的出線(其他的闥門參數(shù)
按本文所提供-啟閉壓差7 )
亂 L
氍鞋雌仲
醛鞋畦肄
醛蛙椎坤盤牲
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1997年第2期 閥 門
加入介質(zhì)，并隨之冷卻。這些起始條件對于一定
尺寸閥門孔口壓力P ，對于空氣的整定壓力
和在關(guān)閉或啟閉壓差條件下，在獲得整定壓力
時，表2給出了在閥門爆破前隨溫度變化的時
問問隔以秒(s)計(jì)算的。表3給出了蒸汽的相似
結(jié)果，在蒸汽的結(jié)果中有很小的過熱余量。
襄2 空氣介質(zhì)在預(yù)爆破時同內(nèi)，對手一十窖胥蔡統(tǒng)如
固8所提供的數(shù)據(jù)對P 尺寸的罔門在各種整定壓力
下，開、美或啟閉蕾度
表3 蒸汽介質(zhì)在j耍爆破時間內(nèi)，對于一個窖器系統(tǒng)如
圈9所提供的數(shù)據(jù)對P 尺寸的閥門在各種整定壓力
下．開、美或啟閉溫度
如果試驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示為兩個容器，情
況就復(fù)雜了。同時有兩個問題必須解決，式(2)
必須解，下列方程也要一起解。
墮 ； R三 j-r(一W ， + )(21)
“ A 0
．
式中角標(biāo)A是關(guān)于蓄勢器的，所以蓄勢器容器
壓力是P = ， 是壓縮系數(shù)， ，和P 是
起始的溫度和壓力，蓄勢器的一定體積是
確定實(shí)際的尺寸為40， (1．1 3 )，還包括小
的介質(zhì)源s，W． 是通過控制闐讓介質(zhì)從蓄勢器
貯罐進(jìn)入試驗(yàn)容器的流量。為了獲得典型的流
量，對于空氣從控制閻的手冊得
= DCrC ( 字
× ('，一0．148Y ) (22)
D一2．8(O．1S4)，D’= 520(289)，或?qū)τ?
飽和蒸汽
W EC，C Q (y — o．148Y ) (23)
E 一1．83( 121)
y = √·一
在這些計(jì)算中，取臨界流量系數(shù)Cr=0．85
為保守值。閥門的流量系數(shù) 取決于時間，設(shè)
Cv— a(t 4-f) (25)
式中r是預(yù)先爆破時間間隔，n是相互作用
時問的長度常數(shù)。用關(guān)閉的控制闊在t=一r時
開始，使安全閥在￡=0時爆破。這就是在安全
閥排放或爆破以前，操作者盡力把調(diào)節(jié)閥打開
到最大時．試喻臺如何處理大閥門的計(jì)算。在計(jì)
整定匿力
圖9 蒸汽介質(zhì)源為25001blhr(1134．Okg／h)，起始壓
力為20％ 的整定壓力，低于關(guān)閉壓力或啟閉壓差的試
驗(yàn)容器的體積對整定壓力的曲線(其他閥門參數(shù)接本
文所提傲．房閉壓菱4％)
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閩 門 1997年第2期
算中，r是使試驗(yàn)容器的壓力升高至整定壓力
所需的時間。C 在式(25)中線性增加，但設(shè)想
在預(yù)爆時問到達(dá)這點(diǎn)是固定的，而后是持續(xù)的
閥門動作，或2秒鐘后 不論哪種情況發(fā)生，閥
門持續(xù)動作的時間比人反應(yīng)后去關(guān)閉閥門的時
問短。全開閥門和其任一干涉管路假設(shè)為Cv=
lO0，這是有相當(dāng)代表性的值，而且對所需的容
器尺寸有合理的估算。這個計(jì)算能源對空氣再
一次整定到500sc{m(14．16~td m3／min)，對蒸
汽是25001b／hr(1 1 34kgm／h) 試驗(yàn)容器開始的
力也假設(shè)是低于回座壓力20 的整定壓力，蓄
勢器開始壓力假設(shè)是高于整定壓力40 的整
定壓力。如整定壓力是lOOpsi g(689．5kPa g)，
那么蓄勢器開始的壓力是140psi g(965kPa
g)，試驗(yàn)容器是73psi g(530kPa g)。顯然人們
應(yīng)該確信儀表能迅速作出反映，但是在多數(shù)情
況下，這些是實(shí)際的啟動條件。圖l0給出了空
氣試驗(yàn)容器的結(jié)果，圖11給出蒸汽試驗(yàn)容器的
結(jié)果。用這些啟動條件一閥門的P ，尺寸在表4
中給出了預(yù)爆破的時間間隔r，獲得整定壓力
時的試驗(yàn)容器的溫度，以及關(guān)閉壓力和對于一
些整定壓力條件下蓄勢器在關(guān)fjj時的壓力和溫
度。表5給出了蒸汽的相似的結(jié)果。對于空氣
和飽和蒸汽的溫度，啟動溫度總是65T
(18．33℃)，這樣就能看到絕熱假設(shè)的結(jié)果。
對于兩個容器系統(tǒng)的蒸汽蓄勢器的蒸汽溫
度降低于飽和蒸汽溫度以下特別是介質(zhì)源小
時，蓄勢器中有水生成。這在某種程度上減小了
表4 空氣介質(zhì)在預(yù)爆破時閫內(nèi)，對于兩個窖器的系統(tǒng)按圖lo所給的數(shù)據(jù)．
對閥門P州，閩門在各種整定壓力下試?yán)步哑鞯拈_ 關(guān)溫度以及蓄勢器關(guān)閉溫度和壓力
表5 蒸汽介質(zhì)在預(yù)爆破時閫內(nèi)，對于兩個窖器的系統(tǒng)按圍l】所給的數(shù)據(jù)．
對閥門P ，閩門在各種整定壓力下試?yán)步哑鞯拈_、關(guān)溫度以及蓄勢器關(guān)閉溫度和壓力
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1997年第2期 閥 門
蓄勢器的有效性，而且不能計(jì)算。在實(shí)際情況
下，在閥門試驗(yàn)中隨容器壁受熱一些水再次蒸
發(fā)，而汽源仍然運(yùn)作，剩余的水被收集起來。對
于空氣沒有考慮這些。
8．結(jié)論
從這些結(jié)果可以得出，所需的能夠適當(dāng)整
定安全閥的試驗(yàn)容器的尺寸，主要取決于安全
閥的排放能力。從圖4和圖5所示的取決于閥
門的尺寸看出，圖6所示的容器尺寸取決于閥
門行程的時間。排放能力越大-排放的時間越
長，所需的試驗(yàn)容器就越大 圖7表示出要精確
測量的啟閉壓差越小，所需容器的尺寸越大。從
式(16)可看到．一般情況下與溫度關(guān)系很小，當(dāng)
整定壓力增加時，整定壓力的關(guān)系消失，這可從
圖4和圖5中看到。更大的介質(zhì)源可以降低所
需的容器尺寸(圖8和圖9)。兩個容器的系統(tǒng)
整定壓力
罔1o 在下面條件下試驗(yàn)容器的體積對整定壓力的曲
線
空氣舟匾從一個40Et。(1 133m。)的蓄勢器流經(jīng)控制閥進(jìn)人試
驗(yàn)容器。蓄勢器由一個以500scfm(14 1 6std m。／mla)速度的
氣硬提供舟質(zhì)．對于f式驗(yàn)容器開始的壓力是20 的整定壓力
低于啟閉壓差．對于薔勢器開始的壓力高于整定壓力的40
(其他的閥門參數(shù)按本文所提供，啟閉壓差7 )
靛壓力
罔11 在下面條件下試驗(yàn)容器的體積對整定壓力的曲
線
蒸汽 r質(zhì)從一個40ft。(1 133m )的薔勢器齜經(jīng)控制閥進(jìn)人試
驗(yàn)容器 蓄勢器 一個以2501b／hr(1134．0kg／h)逮度的氣菲
提供．起始條件與圖l0所述一樣(其他閥門參數(shù)按本文所提
供．啟用壓差4 )
也可以通過在短時間內(nèi)提供試驗(yàn)容器大量的介
質(zhì)而降低所需的試驗(yàn)容器尺寸(圖lo和圖
11)。這些結(jié)果表示出對于用空氣試驗(yàn)容器的尺
寸要比用蒸汽試驗(yàn)容器的尺寸小。
對于任一實(shí)際介質(zhì)源的排放能力，在
1240It。(o．340m )試驗(yàn)容器上不能整定或完全
凋整鍋爐安全閥的孔口壓力P 。用式(1 6)、
(1 7)和(18)使B=o，相當(dāng)于1oo％ 啟閉壓差，
然后用假設(shè)的閥門動力學(xué)計(jì)算，給出小的容器
尺寸。例如對于空氣，如果閥門在半開時r， 是
0．133s，假設(shè)100 的啟閉壓差，整定壓力P
= 100psi g(689．5kPa g)時，V = 4．5ft。
(O．127m )，當(dāng)P， 一1 5psi g(]03kPa g)時，
一1 5ft 。在確定必要的行程后，應(yīng)該對各種規(guī)
格的安全閥進(jìn)行核對。

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