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具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥在線整定技術

2019-11-06 19:33   评论:63 点击:741

1.1彈簧式安全閥的工作道理

安全閥彈簧的預緊力FT通過閥杆傳遞給閥瓣上方 ,而係統內介質的壓力感化在閥瓣下方,在FT的感化下閥瓣的密封麵與噴嘴密封麵牢牢結合,從而起到密封感化。當係統的介質的感化力Fx與FT平衡時,閥門開始起跳,即安全閥開始起座。起跳壓力即是,其中f表示閥門內部零件的機械摩擦力。當安全閥起跳排放降壓,直至鍋爐容器內的介質的壓力降低到感化於閥瓣上的力小於彈簧的感化力時,安全閥才能回座封閉,其結果是保證鍋爐設備在規定的壓力範圍內工作。

1.2Crosby柔性閥瓣的彈簧式安全閥的結構特點

由於Crosby具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥是在閥瓣密封麵背側加工了一道環形的凹槽,這就使閥瓣的密封麵具有一定的彈性,所以這類閥瓣叫做“柔性閥瓣” 。

從結構上比較,柔性閥瓣對於普通平麵閥瓣的優點在於:

①降低了閥杆力的感化點,密封性能進步。普通平麵閥瓣的閥杆力感化點不但高於密封麵,而且非直接感化在閥瓣上。對於柔性閥瓣的閥門,閥杆力感化點降低到密封麵以下 ,而且直接感化在閥瓣上。這類結構上的改進使閥門的抗震動能力大幅進步,也就是密封穩定性大幅進步。換句話說,在閥門存在相同程度震動的情況下,柔性閥瓣閥門更不輕易發生泄漏。這類性能已在安全閥實際運行中得到驗證 。

②“柔性閥瓣”結構不但進步了運行密封性能,而且進步了保持密封性的運行壓力值。對於設計普通平麵閥瓣,當運行於壓力升高到閥門設定壓力(即整定壓力的95%)時閥門會出現“預泄”。對於彈簧式安全閥來說,“預泄”的存在是正常現象,而“預泄”的存在在一定程度上可以幫助彈簧式安全閥起跳。是以克羅斯比公司將彈簧式安全閥的設計壓力與最大運行壓力的差值定為5%以上。“柔性閥瓣”結構將係統壓力導進閥瓣密封麵背側的環形的凹槽並感化在與閥瓣密封麵相對的環形斜麵上,由於密封麵具有一定的彈性,隨著係統內介質壓力的升高,閥瓣密封麵被係統的壓力向下推壓產生微小變形,並與噴嘴密封麵緊密結合,從而使閥門預泄點推遲。在保證閥門整定壓力精確的條件下、“柔性閥瓣”結構可以使閥門在運行壓力達到設定壓力96%以上仍然無泄漏。通過我們對Crosby彈簧式安全閥整定校驗的結果統計表明,柔性閥瓣的安全閥的預泄點可以達到了整定壓力的98.5%甚至99%,而且起跳精確、回座幹脆、無泄漏現象。

2.柔性閥瓣的彈簧式安全閥的在線整定技術分析與探討

根據《電力產業鍋爐壓力容器監察規程》(DL612-1996)的有關要求,鍋爐安裝和大修完畢及安全閥經檢驗後,都應校驗安全閥的起座壓力。純機械彈簧式安全閥可采用液壓裝配進行校驗調整 ,一般在75%~80%額定壓力下進行。經液壓裝配調整後的安全閥,應最少對最低起座值的安全閥進行實際起座複核 。安全閥應定期進行放汽試驗。鍋爐安全閥的試驗間隔不大於一個小修間隔[1]。

儀器在線丈量方式是目前較為先進且普遍采用的方法。彈簧式安全閥的在線儀表丈量裝配的種類較多 。如英國FURMANITE公司於八十年代研製的TREVITEST安全閥檢測係統和Crosby公司生產的便攜式液壓壓力整定裝配(HSPD)等 。但它隻能校驗出廠前或檢驗後預定的起跳壓力是否精確,並不能檢驗起跳時間的是非、起跳回座壓力的高低、啟閉壓差的大小及動作過程中出現的題目。所以用此類裝配校驗的安全閥動作的精確性,終究還要實際升壓加以驗證。

2.1彈簧式安全閥在線丈量整定裝配的設計道理

彈簧式安全閥的開啟、封閉動作是依托其進口真個介質壓力變化和彈簧預緊力來使閥瓣主動開啟及封閉 。當介質壓力(內壓)升高至其所產生的提升力比彈簧預緊力大時,閥瓣克服彈簧預緊力主動開啟,泄放多餘的介質,隨著係統內介質的壓力降低,又由於彈簧力的感化,當內壓降至安全值時,閥瓣主動封閉 ,泄放停止根據這個道理,可以設想,在線(又稱熱態)丈量或調整安全閥時,假如由外部提供一個向上的附加力,則當介質壓力與這個附加力的總和剛剛克服彈簧預緊力時,閥瓣同樣也會開啟,甚至在沒有介質感化的離線(又稱冷態)條件下,單獨由外部附加力克服彈簧預緊力時 ,閥瓣也可開啟動作,圖1清楚地表示了這類力的平衡關係 。

很明顯,我們可以看出 ,此時閥瓣開啟動作的條件為:

式中 FT——彈簧預緊力,N;

FW——安全閥起跳時加在閥杆上的外附加力,N;

PX——係統內介質的壓力,MPa;

S——密封麵積,mm2;

冷態時開啟動作壓力P為:

則在熱態時開啟動作壓力P為:

顯然,在一般情況下,假如能夠精確地測定附加外力FW,就可以根據已知的閥瓣麵積S和係統內介質的工作壓力PX,很輕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的設計根據和道理。

2.2彈簧式安全閥在線丈量整定的技術根據

根據對彈簧式安全閥開啟動作特性的分析[2],可以得出:在外加力FW的感化下 ,一個安全閥從封閉到開啟,再由開啟到封閉的全過程中 ,外附加力FW的變化規律

統內介質的感化力之和正好為彈簧預緊力FT時,閥門微啟,增大了介質感化麵積S,使得用來克服彈簧預緊力FT的係統介質的感化力急劇增大,其結果在瞬間減小了外附加力FW。從而出現第一個特征拐點A。當外附加力FW逐步減小而達到封閉點時,由於介質感化麵積忽然減小,為保持力的平衡關係,此時,外附加力會出現瞬間回升現象,即第二個特征拐點B。上述兩個特征拐點A和B是在線條件下檢測彈簧式安全閥開啟壓力、回座壓力的技術根據。

圖2(b)為冷態環境時的測試過程曲線,當安全閥未開啟之前,外附加力FW克服閥瓣靜態剛性力,當達到開啟點今後,外附加力改為克服彈簧的彈性力,兩者隨時間變化的斜率不同,從而出現第一個特征拐點C,同樣情況,在安全閥回座時也會出現另一個特征拐點D。這兩個特征拐點分別對應安全閥的開啟和回座動作位置點 ,這是作為冷態條件下測試彈簧式安全閥開啟、回座壓力的技術根據。

從以上分析可以看出,彈簧式安全閥在線測試技術的關鍵在於如何精確迅速地找到對應其開啟動作的特征點。

2.3柔性閥瓣的彈簧式安全閥的在線整定技術分析與探討

①人為身分影響對丈量整定值的影響

目前,寶二發電公司現場采用的Crosby公司生產的便攜式液壓壓力整定裝配(HSPD),該丈量裝配均須由操縱者人工判別安全閥起跳的特征點和活塞的瞬時壓力值 ,通過手工計算出終究結果,全部丈量過程均需多人密切協作參與 ,故丈量結果的一致性受人為身分影響很大,丈量精度難以確保。此類產品僅適用於本身廠家生產的安全閥,對國產和其他廠家安全閥就顯得無能為力。九十年代起,國內也出現部分仿製型,在技術上並無太大突破,仍然存在丈量一致性差、丈量精度低的缺點。

NSH係列安全閥在線定壓儀係由北京邦備機電技術有限公司及北京勞動安全技術設備中間研製開發的新型便攜式儀器,其基本工作道理等同於英國FURMANITE的TREVITEST安全閥檢測係統和Crosby公司的便攜式液壓壓力整定裝配(HSPD),但在設計和工藝上有重大突破。NSH係列安全閥在線校驗儀可在機組停運或運行的情況下,僅需2-5秒開啟時間即可完成對安全閥進行在線性能檢測和工作參數檢測,也可對經檢測分歧格的安全閥進行在線整定,可以丈量和記錄安全閥的開啟壓力和安全閥所在位置係統介質壓力等參數。②柔性閥瓣的密封麵積S對整定值的影響

“柔性閥瓣”結構是在閥瓣的密封麵背側加工有一道環形的凹槽,使密封麵具有一定的彈性,將係統壓力導進閥瓣密封麵背側的環形凹槽 ,並感化在與閥瓣密封麵相對的環形斜麵上。隨著運行壓力的升高,閥瓣密封麵被係統的壓力向下推壓產生微小變形並與噴嘴密封麵緊密結合,隨著壓力的增加,閥瓣密封麵會由其外徑對應的麵積向其內徑對應的麵積變化,從而使閥門預泄點推遲。

是以,引發柔性閥瓣的彈簧式安全閥的密封麵積S的變化的身分首要有以下兩個方麵。

其一,隨著具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥的解體研磨檢驗 ,使得閥瓣的密封麵積S逐步增大 ,係統內的介質壓力PX對閥瓣所產生的感化力Fx逐步增大,勢必造成柔性閥瓣的彈簧式安全閥的開啟壓力P的丈量結果偏小。所以 ,如長期不加以修正 ,可能引發安全門的拒動。

其二,由於柔性閥瓣結構使得密封麵具有一定的彈性,隨著係統介質的壓力和溫度的升高,閥瓣密封麵一方麵在係統介質所產生的向下推壓力的感化下發生微小變形,另一方麵閥瓣的密封麵隨其溫度的升高發生膨脹變形,其結果是引發柔性閥瓣的密封麵積S發生變化。

在大多數安全閥在線整定裝配的設計中,安全閥的密封麵積S被視為定值,

安全閥的密封麵積計算的一個近似公式,它是綜合考慮了各種身分而提出的,它與理論計算和實際整定過程中的安全閥的密封麵積均存在有一定的差距。

經過計算分析可以得出,假如僅不考慮係統內介質的工作壓力PX變化對柔芯閥瓣的密封麵積S的影響的條件下。具有柔芯閥瓣的彈簧式安全閥開啟壓力在線丈量的相對誤差值已大於2%,遠遠超出了安全閥整定的起座壓力許可範圍為整定壓力值的1%的規定[3]。

因而可知 ,在彈簧式安全閥在線丈量整定過程中,係統內介質的工作壓力PX對柔性閥瓣的密封麵積S的影響還是相當嚴重的,如不加以考慮,就勢必造成安全閥的拒動或誤動,嚴重威脅著設備的安全。

是以,對於具有柔性閥瓣的彈簧式安<1頁

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