1? 彈簧式安全閥的工作原理及特點(diǎn)

1．1彈簧式安全閥的工作原理
安全閥彈簧的預(yù)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(jié)合，從而起到密封作用。當(dāng)系統(tǒng)的介質(zhì)的作用力Fx與FT平衡時(shí)，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)部零件的機(jī)械摩擦力。當(dāng)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(shí)，安全閥才能回座關(guān)閉，其結(jié)果是保證鍋爐設(shè)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)
由于Crosby具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥是在閥瓣密封面背側(cè)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(jié)構(gòu)上比較，柔性閥瓣對于普通平面閥瓣的優(yōu)點(diǎn)在于：
①降低了閥桿力的作用點(diǎn)，密封性能提高。普通平面閥瓣的閥桿力作用點(diǎn)不但高于密封面，而且非直接作用在閥瓣上。對于柔性閥瓣的閥門，閥桿力作用點(diǎn)降低到密封面以下，而且直接作用在閥瓣上。這種結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)使閥門的抗震動(dòng)能力大幅提高，也就是密封穩(wěn)定性大幅提高。換句話說，在閥門存在相同程度震動(dòng)的情況下，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(shí)際運(yùn)行中得到驗(yàn)證。
②“柔性閥瓣”結(jié)構(gòu)不但提高了運(yùn)行密封性能，而且提高了保持密封性的運(yùn)行壓力值。對于設(shè)計(jì)普通平面閥瓣，當(dāng)運(yùn)行于壓力升高到閥門設(shè)定壓力(即整定壓力的95％)時(shí)閥門會(huì)出現(xiàn)“預(yù)泄”。對于彈簧式安全閥來說，“預(yù)泄”的存在是正常現(xiàn)象，而“預(yù)泄”的存在在一定程度上可以幫助彈簧式安全閥起跳。因此克羅斯比公司將彈簧式安全閥的設(shè)計(jì)壓力與最大運(yùn)行壓力的差值定為5%以上。“柔性閥瓣”結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)壓力導(dǎo)入閥瓣密封面背側(cè)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，并與噴嘴密封面緊密結(jié)合，從而使閥門預(yù)泄點(diǎn)推遲。在保證閥門整定壓力準(zhǔn)確的前提下、“柔性閥瓣”結(jié)構(gòu)可以使閥門在運(yùn)行壓力達(dá)到設(shè)定壓力96％以上仍然無泄漏。通過我們對Crosby彈簧式安全閥整定校驗(yàn)的結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明，柔性閥瓣的安全閥的預(yù)泄點(diǎn)可以達(dá)到了整定壓力的98.5％甚至99％，而且起跳準(zhǔn)確、回座干脆、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(shù)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》（DL 612-1996）的有關(guān)要求，鍋爐安裝和大修完畢及安全閥經(jīng)檢修后，都應(yīng)校驗(yàn)安全閥的起座壓力。純機(jī)械彈簧式安全閥可采用液壓裝置進(jìn)行校驗(yàn)調(diào)整，一般在75%～80%額定壓力下進(jìn)行。經(jīng)液壓裝置調(diào)整后的安全閥，應(yīng)至少對最低起座值的安全閥進(jìn)行實(shí)際起座復(fù)核。安全閥應(yīng)定期進(jìn)行放汽試驗(yàn)。鍋爐安全閥的試驗(yàn)間隔不大于一個(gè)小修間隔[1]。
儀器在線測量方式是目前較為先進(jìn)且普遍采用的方法。彈簧式安全閥的在線儀表測量裝置的種類較多。如英國FURMANITE公司于八十年代研制的TREVITEST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(yàn)出廠前或檢修后預(yù)定的起跳壓力是否準(zhǔn)確，并不能檢驗(yàn)起跳時(shí)間的長短、起跳回座壓力的高低、啟閉壓差的大小及動(dòng)作過程中出現(xiàn)的問題。所以用此類裝置校驗(yàn)的安全閥動(dòng)作的準(zhǔn)確性，最終還要實(shí)際升壓加以驗(yàn)證。
2．1彈簧式安全閥在線測量整定裝置的設(shè)計(jì)原理
彈簧式安全閥的開啟、關(guān)閉動(dòng)作是依靠其進(jìn)口端的介質(zhì)壓力變化和彈簧預(yù)緊力來使閥瓣自動(dòng)開啟及關(guān)閉。當(dāng)介質(zhì)壓力（內(nèi)壓）升高至其所產(chǎn)生的提升力比彈簧預(yù)緊力大時(shí)，閥瓣克服彈簧預(yù)緊力自動(dòng)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，又由于彈簧力的作用，當(dāng)內(nèi)壓降至安全值時(shí)，閥瓣自動(dòng)關(guān)閉，泄放停止。
根據(jù)這個(gè)原理，可以設(shè)想，在線（又稱熱態(tài)）測量或調(diào)整安全閥時(shí)，如果由外部提供一個(gè)向上的附加力，則當(dāng)介質(zhì)壓力與這個(gè)附加力的總和剛剛克服彈簧預(yù)緊力時(shí)，閥瓣同樣也會(huì)開啟，甚至在沒有介質(zhì)作用的離線（又稱冷態(tài)）條件下，單獨(dú)由外部附加力克服彈簧預(yù)緊力時(shí)，閥瓣也可開啟動(dòng)作，圖1清楚地表示了這種力的平衡關(guān)系。

很明顯，我們可以看出，此時(shí)閥瓣開啟動(dòng)作的條件為：

式中? 　FT——彈簧預(yù)緊力，N；
FW——安全閥起跳時(shí)加在閥桿上的外附加力，N；
PX——系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的壓力，MPa；
S ——密封面積，mm2；
冷態(tài)時(shí)開啟動(dòng)作壓力Ｐ為：
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則在熱態(tài)時(shí)開啟動(dòng)作壓力Ｐ為：
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? 顯然，在一般情況下，如果能夠準(zhǔn)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(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)和原理。