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安全閥結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

文檔作者：臧恒波1 穆巖2 文檔來(lái)源： 1 海軍駐哈爾濱地區(qū)艦船配套軍事代表室 2?? 海軍駐沈陽(yáng)地區(qū)艦船配套軍事代表室,		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月16日
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文章編號(hào): 1002??5855 ( 2010) 05??0007??03
作者簡(jiǎn)介: 臧恒波( 1982- ) 男, 漢, 黑龍江哈爾濱人, 助理工程師, 主要從事閥門(mén)質(zhì)量監(jiān)督與檢查驗(yàn)收工作。
安全閥結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)
臧恒波1, 穆?? 巖2
( 1?? 海軍駐哈爾濱地區(qū)艦船配套軍事代表室, 黑龍江哈爾濱150000;
2?? 海軍駐沈陽(yáng)地區(qū)艦船配套軍事代表室, 遼寧沈陽(yáng)110168)
?? ?? 摘要?? 分析了安全閥的結(jié)構(gòu), 并通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比, 說(shuō)明優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)于改進(jìn)閥門(mén)性能
具有重要作用。
?? ?? 關(guān)鍵詞?? 安全閥; 結(jié)構(gòu); 設(shè)計(jì); 優(yōu)化
?? ?? 中圖分類(lèi)號(hào): TH134?? ?? ?? ?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
Analysis and optim ization design for the structure of safety valve
ZANG Heng??bo
1
, MU Y an
2
( 1??M ilitary Representitiv eA gent o f Sh ip f itting s for Nav y S tanding in H aerb in, H aerbin 150000, C hina;
2??M ilitary Represen titive Ag en t of Ship fitting s fo r Navy Stand ing in Shenyang, Sheny ang 110168, Ch ina )
Abstract: On the basis o f tes,t this tex t com pares and analy ses tw o m ode ls o f safety v alve structure
design. It is show ed tha,t optim izing the structure design is impo rtant to im prove the performance o f
safety va lv e, by con trasting the test da te.
Key words: sa fe ty valve; structure; design; o ptim ize
1?? 概述
安全閥是一種不借助任何外力而利用介質(zhì)本身
的作用力排出一定流量介質(zhì)的自動(dòng)閥門(mén)。它是鍋爐
系統(tǒng)中使用最為廣泛的一種安全裝置, 用以防止系
統(tǒng)壓力超過(guò)允許的極限值, 確保鍋爐系統(tǒng)安全運(yùn)
行。為了確保安全閥具有準(zhǔn)確的起跳、穩(wěn)定的排
放、良好的回座和可靠的密封等性能, 應(yīng)進(jìn)行科學(xué)
合理的性能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 而在保證性能設(shè)計(jì)的
前提下, 關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2?? 結(jié)構(gòu)對(duì)比
?? ?? 兩種安全閥(圖1) 具有相同的設(shè)計(jì)原理、工作
環(huán)境和運(yùn)行參數(shù), 但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在不同之處。
( 1) 為增強(qiáng)零件配合的同軸度, 閥門(mén)都在零
件上采取了向心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。閥門(mén)A 的上彈簧座與
調(diào)整螺母接觸部位采用圓弧過(guò)渡, 同時(shí)銅螺母下端
采用錐形結(jié)構(gòu), 但錐形面與圓弧面的配合卻增加了
產(chǎn)生卡塞的可能性。在試驗(yàn)過(guò)程中拆檢時(shí)發(fā)現(xiàn), 多
數(shù)都存在上彈簧座與調(diào)整螺母之間的壓痕偏向一側(cè)
的現(xiàn)象, 該結(jié)構(gòu)的向心效果不理想。閥門(mén)B 的調(diào)
整螺母下端與向心滑塊均采用圓弧過(guò)渡的結(jié)構(gòu), 接
觸面積較大, 減小零件之間的壓強(qiáng), 降低了卡塞的
可能, 能夠較好的配合, 增強(qiáng)了零件配合同軸度。
?? ?? ( 2) 閥門(mén)B 設(shè)推力軸承。閥門(mén)A 在試驗(yàn)過(guò)程
中, 每次調(diào)整螺母后, 首次起跳壓力總是偏差過(guò)
大。舉例來(lái)說(shuō), 如果壓緊螺母后連跳四次, 則第一
跳壓力明顯高于后三次壓力。在試驗(yàn)過(guò)程中, 采取
向順(逆) 時(shí)針?lè)较蛘{(diào)整后再往逆(順) 時(shí)針?lè)?
向稍微轉(zhuǎn)動(dòng)銅螺母的方法, 這種現(xiàn)象明顯減弱
(表1)。經(jīng)分析證明, 調(diào)整螺母與上彈簧座之間以
及上彈簧座與彈簧之間存在較大的摩擦力, 在調(diào)整
銅螺母過(guò)程中使彈簧產(chǎn)生了環(huán)向扭力, 影響了彈簧
剛度值, 進(jìn)而影響了閥門(mén)起跳精度。閥門(mén)B 增加
了推力軸承, 保證在調(diào)整銅螺母的過(guò)程中彈簧不產(chǎn)
生環(huán)向扭轉(zhuǎn), 避免因彈簧環(huán)向扭力帶來(lái)的誤差。
2010年第 5期?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 閥?? ?? ?? 門(mén)?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???? ?? 7 ???? ?? ?? ??
1?? 閥體?? 2?? 上閥體?? 3?? 手動(dòng)裝置?? 4?? 彈簧下座?? 5?? 彈簧上蓋?? 6?? 調(diào)整螺母?? 7?? 向心滑塊?? 8?? 推力軸承?? 9?? 壓桿
10?? 閥桿導(dǎo)向套?? 11?? 閥桿?? 12?? 鋼球?? 13?? 閥套?? 14?? 閥瓣壓蓋?? 15?? 閥瓣?? 16?? 導(dǎo)向套?? 17?? 閥座
(注: 閥門(mén)A 比閥門(mén)B多件13和件14, 閥門(mén)B比閥門(mén)A多件7和件8, 為便于對(duì)比, 將相對(duì)應(yīng)的零件采用了相同的編號(hào))
( a) 閥門(mén)A?? ( b) 閥門(mén)B
圖1?? 安全閥結(jié)構(gòu)分析
表1?? 閥門(mén)A 試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)數(shù)據(jù)M Pa
序號(hào)調(diào)整方法
第1 次起跳壓力與
整定壓力差值
第2次起跳壓力與
整定壓力差值
第3 次起跳壓力與
整定壓力差值
第4次起跳壓力與
整定壓力差值
1 順時(shí)針調(diào)整5mm 0?? 66 0?? 04 0?? 05 0?? 03
2 順時(shí)針調(diào)5mm, 再逆時(shí)針調(diào)整1mm 0?? 06 0?? 04 0?? 04 0?? 03
?? ?? ( 3) 閥門(mén)A 下彈簧座上部圓頭處與調(diào)整螺母
內(nèi)徑直接接觸, 在軸向產(chǎn)生摩擦力, 影響閥門(mén)起跳
性能。在前期的試驗(yàn)中就發(fā)現(xiàn)該接觸面有很多劃
痕, 將該接觸面進(jìn)行拋光處理后, 閥門(mén)起跳性能有
所改善。另外, 由于下彈簧座是活動(dòng)部件, 其軸線
并不固定, 依靠其頂壓并限制壓桿位置會(huì)降低零件
配合的同軸度, 從而影響閥門(mén)性能。閥門(mén)B 的壓
桿貫穿上下, 且上端由軸線固定的銅螺母限制, 增
強(qiáng)了各零件配合的同軸度。
( 4) 閥門(mén)A 的閥瓣采用組合方式, 比較復(fù)雜。
閥門(mén)B 采用單件方式, 簡(jiǎn)單實(shí)用, 故障率低。閥
瓣與閥座密封面的平行度和同軸度對(duì)閥門(mén)性能影響
較大。前期試驗(yàn)中, 閥門(mén)A 出現(xiàn)密封性能不好的
現(xiàn)象, 采取了提高閥瓣組合的同軸度和平行度的方
式后, 密封性能有所提高。若采用閥門(mén)B 的結(jié)構(gòu),
只需保證單個(gè)零件的加工精度。
( 5) 由于生產(chǎn)工藝限制, 閥門(mén)A 和閥門(mén)B 都
是先將閥座加工成型后再與閥座焊接, 因此焊后熱
應(yīng)力釋放過(guò)程中的變形是不可避免的。由于閥門(mén)各
零件所用原材料相同, 閥座焊接過(guò)程中熱輸入量也
相當(dāng), 閥門(mén)A 的閥座較小, 因此焊后變形就相對(duì)
較大, 而閥門(mén)B 的閥座較大, 焊接變形相對(duì)較小。
在拆檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)閥門(mén)A 的閥座尺寸有焊后超標(biāo)
的現(xiàn)象。
3?? 數(shù)據(jù)分析
閥門(mén)A 和閥門(mén)B 的公稱壓力、公稱直徑、整
定壓力和排量等參數(shù)以及工作環(huán)境都十分接近, 整
定壓力允許的誤差范圍都為 0??07M Pa。表2中列
出的是閥門(mén)各自批次的試驗(yàn)驗(yàn)收數(shù)據(jù)。
?? ?? 試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明, 閥門(mén)A 在一個(gè)批次的試驗(yàn)中
各閥門(mén)起跳壓力的最大值與最小值之差的平均值為
0??06MPa。閥門(mén)B 在一個(gè)批次的試驗(yàn)中起跳壓力的
最大值與最小值之差的平均值為0??02M Pa, 閥門(mén)
的靈敏性和穩(wěn)定性得到明顯的改善。
?? 8 ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 閥?? ?? ?? 門(mén) ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 2010年第 5期
表2?? 閥門(mén)蒸汽試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析M Pa
閥門(mén)編號(hào)起跳次數(shù)
閥門(mén)A
左腔起跳壓力
與整定壓力
差值
最大差值與
最小差值
之差
右腔起跳壓力
與整定壓力
差值
最大差值與
最小差值
之差
閥門(mén)B
左腔起跳壓力
與整定壓力
差值
最大差值與
最小差值
之差
右腔起跳壓力
與整定壓力
差值
最大差值與
最小差值
之差
1 - 0??05 - 0?? 02 - 0??03 - 0?? 04
1 2 - 0??02 0?? 04 + 0?? 03 0?? 05 0 0?? 03 - 0?? 04 0?? 01
3 - 0??06 + 0?? 03 - 0??03 - 0?? 03
1 - 0??03 - 0?? 03 + 0??01 + 0?? 05
2 2 - 0??06 0?? 11 0 0?? 10 0??02 0?? 02 + 0?? 04 0?? 03
3 + 0??05 + 0?? 07 + 0??03 + 0?? 02
1 + 0??06 + 0?? 02 - 0??01 + 0?? 02
3 2 + 0??05 0?? 04 + 0?? 03 0?? 04 + 0??01 0?? 05 + 0?? 02 0?? 01
3 + 0??02 + 0?? 06 + 0??04 + 0?? 03
1 - 0??03 - 0?? 01 + 0??01 + 0?? 03
4 2 - 0??01 0?? 04 + 0?? 07 0?? 12 + 0??02 0?? 01 + 0?? 03 0?? 02
3 - 0??05 - 0?? 05 + 0??02 + 0?? 05
1 - 0??02 - 0?? 04 + 0??03 - 0?? 01
5 2 - 0??04 0?? 06 - 0?? 05 0?? 02 + 0??03 0?? 01 - 0?? 01 0?? 02
3 + 0??02 - 0?? 06 + 0??02 - 0?? 03
1 + 0??01 + 0?? 02 - 0??02 - 0?? 02
6 2 - 0??04 0?? 06 - 0?? 06 0?? 08 0 0?? 02 - 0?? 02 0?? 02
3 - 0??05 - 0?? 05 - 0??02 0
1 + 0??05 + 0?? 02 + 0??01 0
7 2 - 0??05 0?? 01 + 0?? 06 0?? 06 + 0??02 0?? 02 + 0?? 02 0?? 02
3 - 0??01 0 + 0??03 + 0?? 02
1 + 0??05 + 0?? 07 + 0??02 + 0?? 03
8 2 + 0??05 0?? 03 + 0?? 07 0?? 01 + 0??01 0?? 02 0 0?? 04
3 + 0??02 + 0?? 06 0 - 0?? 01
最大差值與最小差值之差的
平均值
0?? 06 0?? 06 0?? 02 0?? 02
4?? 結(jié)語(yǔ)
安全閥在滿足性能要求的前提下, 還應(yīng)通過(guò)閥
門(mén)靈敏性和穩(wěn)定性方面的試驗(yàn)和對(duì)比分析, 對(duì)其進(jìn)
行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化, 力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理和實(shí)
用。
參考文獻(xiàn)
!1? ?? JB /T 9624- 1999, 電站鍋爐安全閥技術(shù)條件! S?.
!2? ?? DL /T 959 - 2005, 電站鍋爐安全閥應(yīng)用導(dǎo)則! S?.
!3? ?? ASM E C ode. sec. # PG67 ~ 73, 安全閥和安全泄壓閥
! S?.
(收稿日期: 2010?? 05?? 05 )
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2010年第 5期?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 閥?? ?? ?? 門(mén)?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???? ?? 9 ???? ?? ?? ??

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