安全閥反沖效應影響因素分析

1、安全閥反沖效應影響因素分析弾汀L疋代荷式M閥安亍N反沖效應是在聞芯JfV；后流111的件質對反沖盤沖山而產(chǎn)生的.劇安全閥工作穗宦性有很大關系下面通過分析安亍旳IF穏址件（動力學|的常響因秦尋找反沖效應的B響因素e2.1安全閥工件穩(wěn)定性211簡介安全閥的動作分丑牛階段*完全關閉階段.開啟階段，穩(wěn)定排放階段，回座階段，回屋后關閉嘶段.安全閥的工作穩(wěn)定性即動力學規(guī)律.主要是描安全閥在開口回康過程巾的運動穩(wěn)定性，一殺要求浪放過程平穩(wěn)，快速.不產(chǎn)生振動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.往往導鑫密封性能變差或甚亍出現(xiàn)相關構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之-反沖效應能夠使樹安全閥打極鋌時間內迅速Jfjfb對安全閥的工杵穩(wěn)宦性有極大的影響反沖效應大，反沖效應產(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.帯心式安錄側沒仃氏diu釘也就沒仃所謂的反沖效應.它戲能應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.安全閥的反沖效應和工作穩(wěn)工甲14關.井析安金閔工菲穩(wěn)定性的影響因畫對尋找反沖數(shù)應的序響因索有Jfi導作安全閥工作穩(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狀總、以及鉛構對流體流動的影響即安全押運疔的機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，人多是理論分斬.這一般是由于安金n試臉時裝置的奧求非常高，一般的試総裝置報木無法重現(xiàn)安全購的真實匸柞狀況。郭大僑對電站鍋爐系統(tǒng)中安全閔的T怖動態(tài)錐定性問題進行了探討阿.認為安全閥的排肚對安全閥匸作動態(tài)穩(wěn)d件常響報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問趙利錄統(tǒng)問題a具屮給構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)生動態(tài)擾動。安全閥的排量要與系貌排量相適應.不然開啟瞬間系統(tǒng)壓力可能會急速下降，壓力下降的幅度過大可能達到安全閥的回座壓力.致使安全閥關閉.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)壓力又會迅速上升,達到整定壓力就會導致安全閥再次開啟，即產(chǎn)生頻跳.文獻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.簡化得到了個安全閥運動微分方程組，建芷了安全匸作穩(wěn)定性的條件方程。該文獻認為，任安全閥的全開啟位置運動足穩(wěn)定的.而金部分開燈位置運動是不穩(wěn)定的：任運動不穩(wěn)定狀態(tài)，出現(xiàn)鹼孤和頻跳在所難免。該文獻據(jù)此提出了保持運動穩(wěn)定性的兩個判宜準則.即剛度準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:安全裕就的計算公式.國外在安全閥的動力學規(guī)律方面的研究比IB內早其中最先研究動力學規(guī)律的文獻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力學規(guī)律,將安全閥運行過程中的彈熒力、流束動壓作用力和相對開啟高度結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系：種特件曲線是流束動爪作用力與閥芯開啟高度的關系.流束動壓作用力是匸作介質在排放過程中促使閥芯開啟的作川力.也定義為升力，升力農達為升力系數(shù)與牌態(tài)力的乘枳.這里的掙態(tài)力實質就足單獨作用在閥芯上的介質壓力。利用升力特性曲線和彈熒力待性曲線在安全閥運行過程中的相互變化關系.就對以判斷安全閥的運動狀態(tài)，例如，當

6、升力大F彈熒力時，安全閥處于開心狀態(tài)：反Z安全閥處于關閉狀態(tài)。在木專著中.作者提出了流束動壓系數(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、讚用差作川任側芯而枳上的掙爪作川力之比此外通過試驗術到以F結論：p取決于閥門的結構和流通部分的比例仃關,并與開啟高度或相對高度有關。文獻32捉到彈簧式個閥在超爪保護系統(tǒng)中得到了廣泛應|,為設計并預測安全閥的性能仃必要研究閥的動態(tài)特性，作者利用-維模熨研究不同兒何參數(shù)對動態(tài)特性和穩(wěn)定性的影響，如弾熒質屋、幾何結構內部零件、調整圈位置、波紋符等.分析結果提出了蒸汽流條件卜這吐參

7、數(shù)對閥開啟時間、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償，它將變得不穩(wěn)定并且回座壓力減小。降低導環(huán)（上調節(jié)）位置調整，或提高噴嘴調整環(huán)（F調節(jié)圈）可以改善穩(wěn)定性、編短開啟時間、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.運用該模醴可為評價阻尼裝置的安全設計，消除不穩(wěn)定閥門的動態(tài)行為.19SS年,AGKrivo血e3】對穩(wěn)態(tài)操作的安全閥的丁作穩(wěn)定性問題進行了研充,井得到了安全閥穩(wěn)定性匸作時的判據(jù)。研究發(fā)現(xiàn).匸作穩(wěn)定性打聊簧剛度關系較大,在彈簧剛度較大的時候,安全閥的運行是穩(wěn)定的:而當對于彈簧剛度較小的侑形.極易導致安全閥閥芯進入不穩(wěn)定運行的狀態(tài)。199

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

9、為3%,此準則又稱為3%準則.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36提出介質町爪縮性、縫隙住徑、顫振會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生形響.而形響址人的因素是流體介質的性質和彈熒剛度.關于安全閥的動力學穩(wěn)定性.還仃人從滿足相似珅論條件的模樂試驗P和兩相流模V試臉阿等方血進行研究。2.2安全閥反沖效應的影響因素探討通過總結安全閥【.作穩(wěn)定性的形響因素,推測反沖效應的主要影響因素有:調節(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、介質爪力、流秋等等。111尸時何和實驗條件有限,木文主空從F調節(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的影響。卜

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

11、沖盤和調節(jié)BHZ間通道的大小，進而改變了安全閥開啟后氣體在閥芯、反沖盤和調節(jié)鵝之間腔室內枳聚程度的大小。為下調節(jié)圈下障時.爪力枳聚的程度縮小，作用在反沖盤上的壓力就會減小,反沖力也就減小因此降低下調節(jié)圈會降低安全閥的反沖效應.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構一反沖盤.它Z所以能幫助增加開高主要是利用了作用任反沖盤(相當于擴大了閥證的面枳)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向凸邊,當流束經(jīng)過反沖盤而轉向時，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：當繼續(xù)開啟時壓力作用到閥議和反沖盤更大面枳上，同時流束改變方向,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：人為安全閥進口滯止壓力:假設反沖效應產(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牌爪。綜合(21)和(2-必到：必/j=)p(%oo/2-3)可見反沖效應產(chǎn)生的反沖力與升力系數(shù)有對應的線性關系文獻中紂到了升力系數(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、邊使流束轉向閥芯升起的方向，就然帶仃轉向凸邊的反沖盤能大大捉髙安全閥的開嘉高度。凸邊越大使得轉向閥芯的流束越篡反沖力也就越人.反沖效應的人小與反沖盤的面枳和作川在反沖盤上的壓力有關，反沖力隨面積的增大而增大反沖盤的形狀會形響介質的流動狀念:凸邊越大、折角（見圖2-1）越小.排放出的介質住外腔室的的枳聚程度越大，反沖效應越人。彈簧剛度對F彈簧直接載荷式安全閥,其動作性能M簧來控制。處簧剛度對安全閥的動作影響很大.彈簧剛度的選擇是否得當直接關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作，從而造成超樂導致啡故的發(fā)生：弾簧剛度過小，安全閥迅速打開，但回座玉力很小.極易造成介質的浪費。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）時升力高于弾熒力的階段很飯，不難推出安全閥開啟后會迅速關閉多余的介質沒冇被及時排放出來，這將引起安全閥的取復開啟和閥耨的霞蕩.導致安全閥進入不穩(wěn)定工作狀態(tài)。在彈簧剛度為K）（剛度過?。r,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21得