安全閥液壓助跳整定試驗的原理

                         上海申弘閥門有限公司

之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現(xiàn)在介紹安全閥液壓助跳整定試驗的原理
    zui早開發(fā)安全閥液壓助跳在線校驗儀器的公司有英國FURMANITE公司，其在20世紀80年代研制了TREVITEST系列安全閥在線校驗儀器。該儀器以風動馬達驅動液壓泵，再由液壓系統(tǒng)驅動油缸活塞來驅動安全H閥桿，從而使安全閥起座。該儀器采用二通道記錄儀配合傳感器測量記錄安全閥閥前統(tǒng)工作壓力、提升壓力等參數(shù)，安全闊的開啟過程、動作的特征點、外加力變化曲線等均需人工判斷。
    20世紀80年代末期和90年代栩期．國內的一些公司也研制了一些原理相近的安全閥液壓助跳校驗設備．如鐵嶺鐵光儀器儀表有限責任公司生產(chǎn)的AJⅡ（適用彈簧安全閥）型和AJ一Ⅲ（適用脈沖安全閥）型系列安全閥校驗裝置．其基本原理是由人工手動液壓加壓泵加壓，由液壓驅動液壓缸活塞，再由液壓缸活塞提升安全閥閥桿。
    國外的一些安全閥生產(chǎn)廠家也為各自的安全閥產(chǎn)品提供了較為簡單的安全閥在線校驗儀器，這些儀器基本上是以人工讀數(shù)和人工的判斷為基礎的，有壓力表人工讀數(shù)的，還有電子數(shù)顯讀數(shù)的；大部分是利用人工加壓泵進行加壓的，一些的還有電動液壓泵、風動液壓泵，原理上大同小異。
    在上述人工讀數(shù)、人工判斷等簡單液壓整定設備的基礎上，國內外的一些設備廠家又陸續(xù)開發(fā)了具有自動運算與處理功能，并具有圖像生成處理能力的安全閥在線助跳整定設備，這種設備有較好的在線數(shù)據(jù)采集能力、數(shù)據(jù)處理能力、圖像生成能力、人機對話功能等，例如北京邦備機電技術有限公司NHS型全自動安全閥液壓整定裝置。
    安全閥液壓助跳整定試驗的原理下面以鐵嶺鐵光儀表廠生產(chǎn)生產(chǎn)的AJⅡ型彈簧安全閥在線校驗儀為例，介紹安全閥液壓助跳整定裝置的原理。如圖4 1所示，該裝置由手動液壓供給單元（液壓泵）、液壓缸及固定裝置等三部分組成。固定裝置的作用是將液壓缸固定在安全閥上，并將液壓缸的行程傳遞到安全閥閥桿七，其結構簡單，拆卸方便。液壓動力單元為安全闊整定提供可調節(jié)的液壓與流量，以控制外力的大小與升降速度。手動液壓動力單元作為動力源，與液壓缸問通過一個帶靈活拆卸接頭的高壓管線相連接。助跳系統(tǒng)的液壓力值通過裝在油缸上的高精度壓力表來進行讀取。在校驗時，校驗人員通過手動加壓油泵為驅動裝置液壓缸增壓，驅動液壓缸，液壓缸再通過連接裝置提升安全閥閥桿。
    在安裝時，拆下安全閥頂部的閥帽、螺帽、叉桿以及手動拉桿后，將安全閥閥桿通過上端螺紋與外加的閥桿引出螺栓連按起來，以加長閥桿；再將支撐架放于安全閥的支架上，上面放置液壓缸，把上蓋板蓋在液壓缸上，稍微擰緊壓緊螺母，然后連接好油管路即可。通過手動操作加壓泵．對液壓系統(tǒng)進行加壓，壓力油驅動液壓缸，從而提升閥桿。
    設液壓系統(tǒng)對安全閥閥桿施加的作用力為F,（方向向上），則
    Fl—PiSi式中p．——液壓缸內的壓力；
    S．——液壓缸活塞的有效面積（由生產(chǎn)廠家提供，如
    對AJⅡ型，取S．一71. 47，對于AJⅢ型，取
    S，=15. 716）。
    設熱力系統(tǒng)內介質作用在安全閥閥瓣上的作用力為Fz方向向上），則
    Fn—P2S2K式中p。  熱力系統(tǒng)內介質壓力；
    S。    安全閥閥瓣的有效作用面積；
    K  蒸汽滲透系數(shù)，對于安全閥，暫取K =l. 07。
    設彈簧通過彈簧下墊圈對閥瓣的作用力為R，方向向下。當油壓系統(tǒng)的壓力較小，安全閥沒有達到起座壓力時，F(xiàn),+F：<F3，這時為達到力的平衡，閥噴嘴會向閥瓣施加一個反作用力F。，F(xiàn)1又同時為閥門密封面提供密封比壓力。這時力的平衡關系是

    Fi+F2+F1—F3 隨著液壓助跳系統(tǒng)的壓力增大，F(xiàn)．逐漸增大，F(xiàn)z不變（假設熱力系統(tǒng)內壓力穩(wěn)定），R不變，反作用力F4逐漸減小。在Fi+Fz <F.z時，安全閥仍然處于關閉狀態(tài)。隨著油壓
的升高，F(xiàn)．逐漸增大，■逐漸減小，當F4減小到一定程度，無法為安全閥提供足夠的密封比壓力時，介質就會穿透閥瓣與閥座的密封面，在密封面上形成局部的間隙，進而產(chǎn)生局部泄漏，或出現(xiàn)尖厲的“咝咝”聲，即是閥門微啟，這時安全閥已達到起座階段（*階段）。雖然這時的安全閥已達到整定壓力狀態(tài)，即F1+F2—F3，但還不能迅速躍升到排放狀態(tài)，因為液壓肋跳系統(tǒng)不能繼續(xù)為安全閥的起座躍升繼續(xù)提供支持動力（液壓缸的行程是連續(xù)的）。這時將液壓助跳系統(tǒng)對安全閥的外加力換算成熱力系統(tǒng)內的壓力，再加上熱力系統(tǒng)內的壓力，其和就是該安全閥的整定壓力。
    上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥圖4 2為安全閥在液壓助跳設備在作用下，F(xiàn)i與時間的關系曲線圖（也可以稱為液壓助跳系統(tǒng)內壓力與時間的關系曲線圖，因為F．與液壓助跳系統(tǒng)的液壓壓力成正比）。圖4 2(a)為冷態(tài)時（熱力系統(tǒng)內無壓力）時的液壓助跳實驗曲線，圖4-2(b)為熱態(tài)時（熱力系統(tǒng)內承受壓力）的安全閥的液壓助跳實驗曲線。

    圖4-2 (a)表示，在熱力泵統(tǒng)內部沒有壓力時，安全閥的開啟與閉合所受到的外力與時問的曲線是直線線性關系。外加作用力Fl隨著液壓系統(tǒng)的加壓而逐漸增大，當F．與安全閥彈簧的作用力持平時，安全閥上閥瓣會脫離安全閥噴口，對外表現(xiàn)出安全閥開啟，并有提升高度。隨著液壓助跳設備的繼續(xù)加壓，安全閥開啟高度會繼續(xù)增大，安全閥彈簧的壓縮量也會繼續(xù)增大，液壓系統(tǒng)對彈簧的作用力會繼續(xù)增大。

    當安全閥的開啟高度達到一定程度時，會受到開度限位裝置的作用，E的增加不會再使安全閥的開啟增加[圖4-2 (a)上未反映安全閥的開啟高度]，但液壓助跳系統(tǒng)內的壓力會繼續(xù)增加（在此拐點后，作用力F．的變化速度可能會出現(xiàn)變化）。液壓助跳設備系統(tǒng)泄壓的過程正好相反，安全閥的開啟
點所對應的作用力與關閉點所對應的作用力是相等的[在圖4 2魄）上兩點位于一條水平線上]。
    實際的液壓助跳情況是，液壓助跳系統(tǒng)的壓力上升能力有限，可能根本就不能使安全閥在閥前系統(tǒng)沒有壓力的情況下達到開啟壓力點，也有可能使安全閥達到開啟壓力點后的某個壓力點后，助跳系統(tǒng)壓力不再能繼續(xù)上升。比如在圖4-2 (幻lEzui大點B時，達到了液壓助跳系統(tǒng)的zui大壓力，使F，不再增加。
    當熱力系統(tǒng)內部有壓力時，安全閥閥瓣在開啟時會受到熱力系統(tǒng)內介質的作用，使安全閥上安裝的液壓助跳系統(tǒng)對安全閥的作用力變得復雜，如圖4-2 (b)所示。

    F．與安全閥閥瓣所受到的熱力系統(tǒng)內部介質的作用力之和沒有達到安全闋的開啟所需要的提升力時，兩個曲線的OA段是相似的。當上述兩個作用力共同作用，使安全閥達到開啟點時，安全閥在瞬間會有一個較小開度的躍升，液壓助跳系統(tǒng)的液壓缸會有一個相應的行程，這個行程會增加安全閥彈簧的壓縮，使F3增加；泄漏量的增加也會使介質對閥瓣的作用面積擴大，從而蹭加Fz；液壓缸內液體需要加壓泵來及時補充，內部的液壓介質壓力會在瞬間出現(xiàn)波動，F(xiàn)．（內部液壓壓力）會出現(xiàn)一個瞬間的回落[如圖4 2(b)的E點]。隨著液壓助跳系統(tǒng)壓力驅動裝置的繼續(xù)加壓．液壓缸內部的介質得到補充并繼續(xù)增壓，F(xiàn)．逐漸增加，安全閥的開啟高度也隨之增大。當安全閥開肩高度達到zui大時后，■可能會繼續(xù)增加而達到zui大點B點（這時安全閥的開啟高度并沒確增加）。與本文相關的產(chǎn)品有石油化工用閥門原則