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，現在介紹安全閥液壓助跳整定試驗的原理
    zui早開發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工作壓力、提升壓力等參數，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廠家也為各自的安全閥產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和人工的判斷為基礎的，有壓力表人工讀數的，還有電子數顯讀數的；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、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開發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據采集能力、數據處理能力、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生產的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．對液壓系統進行加壓，壓力油驅動液壓缸，從而提升閥桿。
    設液壓系統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，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。當油壓系統的壓力較小，安全閥沒有達到起座壓力時，F,+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。，F1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 隨著液壓助跳系統的壓力增大，F．逐漸增大，Fz不變（假設熱力系統內壓力穩定），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。隨著油壓
的升高，F．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，進而產生局部泄漏，或出現尖厲的“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，即F1+F2—F3，但還不能迅速躍升到排放狀態，因為液壓肋跳系統不能繼續為安全閥的起座躍升繼續提供支持動力（液壓缸的行程是連續的）。這時將液壓助跳系統對安全閥的外加力換算成熱力系統內的壓力，再加上熱力系統內的壓力，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，Fi與時間的關系曲線圖（也可以稱為液壓助跳系統內壓力與時間的關系曲線圖，因為F．與液壓助跳系統的液壓壓力成正比）。圖4 2(a)為冷態時（熱力系統內無壓力）時的液壓助跳實驗曲線，圖4-2(b)為熱態時（熱力系統內承受壓力）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，對外表現出安全閥開啟，并有提升高度。隨著液壓助跳設備的繼續加壓，安全閥開啟高度會繼續增大，安全閥彈簧的壓縮量也會繼續增大，液壓系統對彈簧的作用力會繼續增大。

    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]，但液壓助跳系統內的壓力會繼續增加（在此拐點后，作用力F．的變化速度可能會出現變化）。液壓助跳設備系統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，助跳系統壓力不再能繼續上升。比如在圖4-2 (幻lEzui大點B時，達到了液壓助跳系統的zui大壓力，使F，不再增加。
    當熱力系統內部有壓力時，安全閥閥瓣在開啟時會受到熱力系統內介質的作用，使安全閥上安裝的液壓助跳系統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波動，F．（內部液壓壓力）會出現一個瞬間的回落[如圖4 2(b)的E點]。隨著液壓助跳系統壓力驅動裝置的繼續加壓．液壓缸內部的介質得到補充并繼續增壓，F．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）。與本文相關的產品有石油化工用閥門原則